JP2023098971A - Lubricated sliding bearing with adjustment of property of lubricant in certain part of bearing gap - Google Patents

Lubricated sliding bearing with adjustment of property of lubricant in certain part of bearing gap Download PDF

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Abstract

To provide a bearing device which combines some of the advantages of hydrostatic and hydrodynamic bearing devices.SOLUTION: The invention relates to a bearing device 10 comprising: a first surface and a second surface which are moveable relative to one another, where the first and second surfaces are separated by a bearing gap 16 filled with a lubricant, which is a magnetorheological liquid or an electrorheological liquid or a lubricant having a temperature dependent viscosity, or a lubricant having a controllable slip velocity; one or more supply inlets 18 in the first or second surface; and an activator 20 embedded in the first or second surface and configured to locally increase a viscosity of the lubricant in an obstruction zone, thereby inhibiting a flow of the lubricant in the obstruction zone. The bearing gap comprises a non-obstruction zone 24 in which the flow of the lubricant is not inhibited. The obstruction zone 22 inhibits the lubricant from flowing out of the bearing gap. The lubricant having an increased viscosity acts as an obstruction of the flow path.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、電気粘性または磁気粘性の潤滑剤もしくは温度依存性粘度を有する潤滑剤を有し、かつ局所的に潤滑剤の粘度を増加させるための1つ以上の活性装置を備えるベアリングデバイスに関する。本発明は、また、電界を用いて制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤を有し、かつ潤滑剤のスリップ速度を局所的に低下させるための1つ以上の(電気)活性装置を備えるベアリングデバイスに関する。 The present invention relates to a bearing device having an electrorheological or magnetorheological lubricant or a lubricant with a temperature dependent viscosity and provided with one or more active devices for locally increasing the viscosity of the lubricant. The present invention also provides a bearing device having a lubricant with slip velocity controllable using an electric field and comprising one or more (electro)active devices for locally reducing the slip velocity of the lubricant. Regarding.

潤滑剤を用いる多くのさまざまなベアリングデバイスが存在する。これらのベアリングデバイスは、船舶、発電所、自動車などの他の車両、および他の機械装置などを含む機械装置で広く使用される。 There are many different bearing devices that use lubricants. These bearing devices are widely used in mechanical equipment, including ships, power plants, other vehicles such as automobiles, and other mechanical equipment.

ベアリングデバイスは、静圧(静水圧)、動圧(動水圧)、またはハイブリッドに分類できる。これらの各々は、特有の利点および欠点を有する。本明細書の文脈における「ベアリングデバイス」との用語は、ボールベアリングなどのローラー要素のないベアリングデバイスに限定されることを意図していることに留意されたい。言い換えると、負荷がベアリングデバイスの固定部とベアリングデバイスの可動部との間で潤滑剤によって伝達される。 Bearing devices can be classified as static (hydrostatic), hydrodynamic (hydrodynamic), or hybrid. Each of these has unique advantages and disadvantages. It should be noted that the term "bearing device" in the context of this specification is intended to be limited to bearing devices without roller elements, such as ball bearings. In other words, the load is transmitted by the lubricant between the fixed part of the bearing device and the moving part of the bearing device.

静圧ベアリングデバイスの利点は、可動部が動くかどうかにかかわらず、使用中に固定部と可動部との間の接触が決して生じないことである。静圧ベアリングデバイスの欠点は、静圧ベアリングデバイスが外部加圧源による潤滑剤の連続供給を必要とすることである。外部加圧源が故障すると、ベアリング内の潤滑剤の圧力が失われる。部品同士が接触する可能性があり、その結果としてベアリングは損傷されるかまたは摩耗することがある。 An advantage of hydrostatic bearing devices is that contact between the fixed and moving parts never occurs during use, regardless of whether the moving parts move. A drawback of hydrostatic bearing devices is that they require a continuous supply of lubricant by an external pressurized source. When the external pressurization source fails, the lubricant in the bearing loses pressure. The parts can come into contact and the bearings can be damaged or worn as a result.

静圧ベアリングデバイスのさらなる欠点は、性能を向上させるためにより高い静圧を獲得して維持するべく、ベアリングギャップの端部における表面同士をより近接するよう間隔をあけてともに配置する必要があることである。これは一般的に、山部およびパッドの形態のいわゆる「表面テクスチャリング」を用いて実行される。この表面テクスチャリングは、所望の表面仕上げを達成するために非常に正確な機械加工を必要とする。さらに、非常に正確な機械加工が必要なため、表面テクスチャリングはまた、可動部と固定部とが互いに接触する場合の摩耗および裂けに弱い。 A further drawback of hydrostatic bearing devices is that the surfaces at the ends of the bearing gap need to be spaced closer together in order to obtain and maintain higher static pressures for improved performance. is. This is commonly done using so-called "surface texturing" in the form of peaks and pads. This surface texturing requires very precise machining to achieve the desired surface finish. Furthermore, due to the need for very precise machining, surface texturing is also vulnerable to wear and tear when moving and stationary parts come into contact with each other.

動圧ベアリングデバイスの利点は、表面のテクスチャリングを必要としないことである。固定部および可動部の表面を完全に滑らかにすることができ、そうした表面は製造が容易である。さらなる利点は、動圧ベアリングデバイスが潤滑剤の加圧源を必要としないことである。これによって、故障のリスクが軽減される。 An advantage of hydrodynamic bearing devices is that they do not require surface texturing. The surfaces of the fixed and moving parts can be perfectly smooth, and such surfaces are easy to manufacture. A further advantage is that the hydrodynamic bearing device does not require a pressurized source of lubricant. This reduces the risk of failure.

動圧ベアリングの欠点は、その動作が動圧の形成に左右されることである。この圧力は、可動部が固定部に対して移動する場合にのみ形成される。可動部が動かないか動きが遅すぎる場合、可動部と固定部との間の物理的な接触が発生し、その結果、部品の摩耗および裂けが生じる。これは、特に、部品の相対速度が低い機械の始動時または減速時に発生する。言い換えると、動圧ベアリングは作動のために十分な速度を有する必要がある。 A drawback of hydrodynamic bearings is that their operation depends on the build-up of dynamic pressure. This pressure is formed only when the mobile part moves relative to the fixed part. If the moving part does not move or moves too slowly, physical contact between the moving part and the fixed part occurs, resulting in wear and tear of the parts. This especially occurs during machine start-up or deceleration when the relative speed of the parts is low. In other words, the hydrodynamic bearing must have sufficient speed for actuation.

また、動圧ベアリングデバイスは、一般的に、ベアリングデバイスが空になるのを防ぐために潤滑剤の供給源を有することに留意されたい。しかしながら、動圧ベアリングデバイスに関して、潤滑剤がベアリングに入る圧力は非常に低く、動圧ベアリングの耐荷重能力に大きく寄与しない。代わりに、耐荷重能力は、固定部に対する回転部の回転によって作り出される動圧によって形成される。 Also note that hydrodynamic bearing devices typically have a supply of lubricant to prevent the bearing device from running out. However, for hydrodynamic bearing devices, the pressure at which the lubricant enters the bearing is very low and does not significantly contribute to the load bearing capacity of the hydrodynamic bearing. Instead, the load-bearing capacity is created by the dynamic pressure created by the rotation of the rotating part relative to the stationary part.

静圧ベアリングおよび動圧ベアリングの利点のいくつかを組み合わせたハイブリッドベアリングが存在する。しかしながら、ハイブリッドベアリングの性能は限定される。一般的に、ハイブリッドベアリングは、限定的な表面テクスチャリングを有する。少量の表面テクスチャリングは、動的な作動体制での性能を向上させるが、静的な作動体制での性能を制限する。また、静的な作動体制はポンプを必要とするが、ポンプは故障しやすい。 Hybrid bearings exist that combine some of the advantages of hydrostatic and hydrodynamic bearings. However, the performance of hybrid bearings is limited. Generally, hybrid bearings have limited surface texturing. A small amount of surface texturing improves performance in dynamic regimes, but limits performance in static regimes. Also, static actuation regimes require pumps, which are prone to failure.

ベアリングデバイスは、それらの形状とそれらベアリングデバイスが許容する動作とに従って分類することもできる。ジャーナルベアリングは、典型的には、回転シャフトを包囲して半径方向における支持を提供する。ジャーナルベアリングは、ラジアルベアリングと称されることがある。スラストベアリングはまた、回転シャフトを包囲するが、シャフトの軸線方向における支持を提供する。スラストベアリングは、アキシャルベアリングと称されることがある。フラットベアリングは、平坦なベアリング表面を有しており、平坦なベアリング表面に直交する方向における支持を提供する。スラストベアリングは、フラットベアリングの一例である。コニカルベアリングも存在する。コニカルベアリングは、ジャーナルベアリングとスラストベアリングとの間のハイブリッドを形成し、かつ軸線方向負荷および半径方向負荷の両方を伝達できる。多くの場合、コニカルベアリングはペアで提供され、第1および第2のコニカルベアリングは相対する方向において先細形状になされている。 Bearing devices can also be classified according to their shape and the motion they allow. Journal bearings typically surround the rotating shaft to provide radial support. Journal bearings are sometimes called radial bearings. Thrust bearings also surround the rotating shaft but provide axial support for the shaft. Thrust bearings are sometimes called axial bearings. A flat bearing has a flat bearing surface and provides support in a direction perpendicular to the flat bearing surface. A thrust bearing is an example of a flat bearing. Conical bearings also exist. Conical bearings form a hybrid between journal bearings and thrust bearings and can transmit both axial and radial loads. Often the conical bearings are provided in pairs, the first and second conical bearings being tapered in opposite directions.

ベアリングデバイスのさまざまな部品の摩耗および裂けを低減するために潤滑性を改善することが長年の目標である。過去では、電気粘性特性または磁気粘性特性を有する潤滑剤を使用するベアリングデバイスが開示されている。電気粘性潤滑剤(ERL)は、液体中に分散された電気分極可能な粒子を備える潤滑剤である。磁気粘性潤滑剤(MRL)は、流体中に分散された磁性粒子を備える潤滑剤である。 It is a long-standing goal to improve lubricity in order to reduce wear and tear in various parts of bearing devices. In the past, bearing devices have been disclosed that use lubricants with electrorheological or magnetorheological properties. Electrorheological lubricants (ERLs) are lubricants comprising electropolarizable particles dispersed in a liquid. A magnetorheological lubricant (MRL) is a lubricant comprising magnetic particles dispersed in a fluid.

これらベアリングデバイスは、ベアリングデバイスの潤滑性を改善するために、潤滑剤の粘度を増加させるための活性装置を備える。 These bearing devices are equipped with an active device for increasing the viscosity of the lubricant in order to improve the lubricity of the bearing device.

そうした開示の1つが特許文献1である。この文献は、活性装置を有する動圧ベアリングデバイスを開示する。この活性装置を用いて、潤滑剤の粘度を局所的に増加できる。このようにして、潤滑剤を特定の領域に留まるように操ることができ、それによって潤滑性と、ベアリングデバイスが担持できる負荷とが改善される。 One such disclosure is US Pat. This document discloses a hydrodynamic bearing device with an active device. This active device can be used to locally increase the viscosity of the lubricant. In this way, the lubricant can be manipulated to stay in specific areas, thereby improving lubricity and the load that the bearing device can carry.

特に、特許文献1の図14に開示される実施形態は興味深い。図14は、動圧ジャーナルベアリングデバイスを示す。活性装置200、2001は、細長く、かつシャフトの主軸線に平行に延在している。活性装置は、一方のベアリング端部から反対側のベアリング端部まで延在する。活性装置は、シャフト周りにおいて円周方向に間隔をあけて配置される。活性装置は、活性装置の近くのベアリングギャップ内の閉塞領域で潤滑剤の粘度を増加させる。回転シャフトが回転すると、回転シャフトは、潤滑剤をシャフトの回転方向と同じ方向に流れるよう付勢する。ベアリングギャップ内の各活性装置において各閉塞領域で粘度が増加された潤滑剤は、潤滑剤が各閉塞領域を横切るのを防止する。その結果、ベアリングギャップ内の潤滑剤の圧力は、各活性装置のすぐ上流で増加される。これによって、ベアリングの動圧効果が向上する。 Of particular interest is the embodiment disclosed in FIG. 14 of US Pat. FIG. 14 shows a hydrodynamic journal bearing device. The active devices 200, 2001 are elongated and extend parallel to the main axis of the shaft. The active device extends from one bearing end to the opposite bearing end. The active devices are circumferentially spaced about the shaft. The active device increases the viscosity of the lubricant in the closed area within the bearing gap near the active device. As the rotating shaft rotates, it forces the lubricant to flow in the same direction as the direction of rotation of the shaft. Lubricant with increased viscosity at each blocked area in each active device in the bearing gap prevents the lubricant from crossing each blocked area. As a result, the lubricant pressure in the bearing gap is increased immediately upstream of each active device. This improves the dynamic pressure effect of the bearing.

図14の実施形態の欠点は、活性装置から遠く離れておりかつ活性装置による影響を受けないギャップ内の領域に関して、圧力の増加がないかまたは比較的小さい圧力の増加しか生じないことである。活性装置はベアリング表面全体の一部にしか作用しないため、活性装置の複合効果は限られる。 A disadvantage of the embodiment of FIG. 14 is that there is no or a relatively small increase in pressure for regions within the gap that are far from and unaffected by the active device. The combined effect of the active device is limited because the active device only acts on a portion of the total bearing surface.

特許文献1で提案される解決案は、第20欄の第31行目から第41行目を参照すると、固定部の内面全体をカバーするために多数の活性装置を設けることである。しかしながら、本発明では、この解決案はかなり複雑かつ高価であると認識される。 A solution proposed in US Pat. No. 5,900,003 is to provide a large number of active devices to cover the entire inner surface of the fixed part, see column 20, lines 31-41. However, the present invention recognizes that this solution is rather complex and expensive.

本発明は、限られた数の活性装置を用いてベアリングギャップ全体またはベアリングギャップの大部分に効果を拡張できるとの見識に基づいている。 The present invention is based on the insight that a limited number of active devices can be used to extend the effect over the entire bearing gap or most of the bearing gap.

この分野における別の発表は、非特許文献1である。非特許文献1は、図1および図3を参照すると、山部およびパッドを有する静圧ベアリングデバイスを開示している。静圧ベアリングデバイスは、入口と、外部圧力供給源と、を備える。コイルの形態の活性装置が、潤滑剤の粘度を局所的に増加させるために設けられる。コイルはベアリング周りに延在しており、図3で見ることができる。このベアリングデバイスの欠点は、山部およびパッドを作るために非常に正確な機械加工が依然として要求されることである。山部およびパッドの摩耗および裂けに関連する脆弱性も依然として存在する。 Another publication in this field is Non-Patent Document 1. Non-Patent Document 1, referring to FIGS. 1 and 3, discloses a hydrostatic bearing device with ridges and pads. A hydrostatic bearing device comprises an inlet and an external pressure source. An active device in the form of a coil is provided for locally increasing the viscosity of the lubricant. The coil extends around the bearing and can be seen in FIG. A drawback of this bearing device is that very precise machining is still required to make the ridges and pads. Weaknesses associated with ridge and pad wear and tear still exist.

同じ趣旨に対するさらなる改善案が、非特許文献2に開示される。非特許文献2に開示されるデバイスもまた、精密な機械加工を必要とし、かつさらに脆弱である。 A further improvement to the same idea is disclosed in Non-Patent Document 2. The device disclosed in Non-Patent Document 2 also requires precision machining and is more fragile.

米国特許第7980765号明細書U.S. Pat. No. 7,980,765

Hesselbach著、「Active hydrostatic bearing with magnetorheological fluid」、Journal of applied physics、2003年5月15日、第93巻、p.8441-8443Hesselbach, "Active hydrostatic bearing with magnetorheological fluid", Journal of applied physics, May 15, 2003, Vol. 93, p. 8441-8443 GuldbakkeおよびHesselbach著、「Development of bearings and a damper based on magnetically controllable fluids」、IOP Publishing、2006年9月8日、第38巻、第18号Guldbakke and Hesselbach, "Development of bearings and a damper based on magnetically controllable fluids," IOP Publishing, Sept. 8, 2006, Vol. 38, No. 18

本発明の目的は、静圧ベアリングデバイスおよび動圧ベアリングデバイスの多くの利点、特に固定部と可動部との間の接触がさまざまな部品の移動中および停止中の両方で回避される静圧ベアリングデバイスの利点と、特に表面テクスチャリングが存在しないという動圧ベアリングデバイスの利点と、を組み合わせたベアリングデバイスを提供することである。表面テクスチャリングがないことは、関連して脆弱性が低減されるという利点を有する。 It is an object of the present invention to develop many of the advantages of hydrostatic and hydrodynamic bearing devices, in particular hydrostatic bearings in which contact between fixed and moving parts is avoided both during movement and at rest of the various parts. It is an object of the present invention to provide a bearing device that combines the advantages of the device with those of hydrodynamic bearing devices, in particular the absence of surface texturing. The lack of surface texturing has the associated advantage of reduced brittleness.

本発明の目的は、電気粘性潤滑剤または磁気粘性潤滑剤を使用する従来技術のベアリングデバイスよりも大きな負荷を担持できるベアリングデバイスを提供することである。本発明は、温度依存性粘度または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤とともに使用されてもよい。 It is an object of the present invention to provide a bearing device capable of carrying greater loads than prior art bearing devices using electrorheological or magnetorheological lubricants. The present invention may be used with lubricants that have temperature dependent viscosities or controllable slip rates.

本発明のさらなる目的は、改良された動圧ベアリングを提供することである。 A further object of the present invention is to provide an improved hydrodynamic bearing.

本発明のさらなる目的は、従来技術の動圧ベアリングデバイスと比較してベアリングギャップからの潤滑剤の漏出が低減される改良された動圧ベアリングを提供することである。 It is a further object of the present invention to provide an improved hydrodynamic bearing having reduced leakage of lubricant from the bearing gap compared to prior art hydrodynamic bearing devices.

本発明のさらなる目的は、従来技術に取って代わるベアリングデバイスを提供することである。 A further object of the present invention is to provide a bearing device that replaces the prior art.

これら目的の少なくとも1つを達成するために、本発明は、
- 互いに対して移動可能であり、かつ互いに向かい合う第1の表面および第2の表面であって、第1の表面および第2の表面は、潤滑剤が充填されるベアリングギャップによって離間されており、潤滑剤は磁気粘性液体または電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、もしくは制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、第1の表面および第2の表面と、
- 第1の表面または第2の表面における1つ以上の供給入口であって、供給入口は、潤滑剤を加圧液体供給源からベアリングギャップに供給するよう構成される、供給入口と、
- 第1の表面または第2の表面に埋め込まれた1つ以上の活性装置であって、ベアリングギャップにおける少なくとも1つの閉塞領域で潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは潤滑剤のスリップ速度を局所的に減少させるよう構成され、それによって、閉塞領域におけるベアリングギャップを通る潤滑剤の流れを局所的に阻止する、1つ以上の活性装置と、
を備え、
ベアリングギャップは、潤滑剤の流れが阻止されない少なくとも1つの非閉塞領域を備えており、非閉塞領域は、関連する供給入口を包囲しており、
ベアリングギャップを通る潤滑剤の流路が画定されており、当該流路は、少なくとも1つの供給入口で始まり、少なくとも1つの非閉塞領域に沿って延在し、閉塞領域を横断し、かつベアリングギャップ端部で終端し、
第1の表面および第2の表面は、特に山部およびパッドの形態の表面テクスチャリングがなく、滑らかで連続的であり、ベアリングギャップの高さの急激な変化を伴わず、
少なくとも1つの閉塞領域は、それ自体でまたは他の閉塞領域と協働して、少なくとも1つの非閉塞領域を取り囲み、
閉塞領域で粘度が増加されたかまたはスリップ速度が低下された潤滑剤は、流路の閉塞物として機能し、かつそれ自体でまたは他の閉塞領域において粘度が増加されたかまたはスリップ速度が低下された潤滑剤と協働して、潤滑剤が、非閉塞領域から流出すること、およびベアリングギャップ端部を通ってベアリングギャップから流出することを阻止し、それによって、非閉塞領域内の潤滑剤の圧力を、ベアリングデバイスにかかる負荷を担持するのに十分なレベルまで高め、かつ同時に第1の表面と第2の表面との間の接触を防ぐ、ベアリングデバイスを提供する。
To achieve at least one of these objectives, the present invention provides:
- a first surface and a second surface movable relative to each other and facing each other, the first surface and the second surface being separated by a bearing gap filled with lubricant; a first surface and a second surface, wherein the lubricant is a magnetorheological or electrorheological liquid, a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a lubricant with a controllable slip velocity;
- one or more feed inlets in the first or second surface, the feed inlets being configured to feed lubricant from a pressurized liquid supply to the bearing gap;
- one or more active devices embedded in the first surface or the second surface for locally increasing the viscosity of the lubricant or the slip velocity of the lubricant in at least one blockage area in the bearing gap; one or more active devices configured to locally reduce , thereby locally blocking lubricant flow through the bearing gap in the blockage region;
with
the bearing gap comprises at least one non-obstructed area through which lubricant flow is unimpeded, the non-obstructed area surrounding the associated feed inlet;
A lubricant flow path is defined through the bearing gap, the flow path originating at the at least one feed inlet, extending along the at least one non-obstructed area, across the occluded area, and through the bearing gap. terminating at the ends,
the first and second surfaces are smooth and continuous, especially free of surface texturing in the form of ridges and pads, without abrupt changes in bearing gap height;
at least one occlusive region, by itself or in cooperation with other occlusive regions, surrounds at least one non-occluded region;
Lubricants with increased viscosity or reduced slip velocity in the clogged area acted as flow path blockages and had increased viscosity or reduced slip velocity on their own or in other clogged areas. cooperates with the lubricant to prevent the lubricant from flowing out of the non-blocking area and out of the bearing gap through the bearing gap end, thereby reducing the pressure of the lubricant in the non-blocking area; to a level sufficient to carry the load on the bearing device and at the same time prevent contact between the first and second surfaces.

活性装置が稼働されると、閉塞領域内の閉塞物は、潤滑剤が閉塞領域を通って流れるのを阻止し、かつ活性装置の非稼働状態と比較して非閉塞領域内の圧力を上昇させる。 When the active device is activated, the obstruction in the obstructed area prevents lubricant from flowing through the obstructed area and increases the pressure in the non-occluded area compared to the non-activated state of the active device. .

実際には、閉塞領域は、静圧ベアリングデバイスのパッド(表面テクスチャリングとも称される)として機能し、かつ静圧ベアリングデバイスのパッドに取って代わる。これは、動圧ベアリングデバイスの利点を、山部およびパッド構成を伴わずに、言い換えると表面テクスチャリングを伴わずに実現できるという利点を有する。したがって、本発明に基づくベアリングデバイスは、表面の急激な変化を伴わずに、滑らかでありかつ連続的な第1および第2の表面を有する。 In effect, the occluded area acts as a pad (also called surface texturing) of the hydrostatic bearing device and replaces the pad of the hydrostatic bearing device. This has the advantage that the benefits of hydrodynamic bearing devices can be realized without peak and pad configurations, in other words without surface texturing. Accordingly, a bearing device according to the present invention has smooth and continuous first and second surfaces without abrupt changes in the surfaces.

このため、活性装置の適切に選択されるパターンは、「仮想」表面テクスチャを生成する。特定の分布を伴う静電界、磁界、または温度場は、流体に特定の空間的な粘度変化をもたらす。この空間的な粘度の変化は、物理的な表面テクスチャを有するベアリング内を流れる一定の粘度を有する流体で観察される流れと同様のパターンで、流体を強制的に流す。 Thus, an appropriately chosen pattern of active devices creates a "virtual" surface texture. An electrostatic, magnetic, or temperature field with a particular distribution will produce a particular spatial viscosity change in the fluid. This spatial viscosity variation forces the fluid to flow in a pattern similar to that observed for fluids of constant viscosity flowing in bearings with physical surface textures.

加えて、この仮想テクスチャは、出現されたり消したりされてもよく、または異なる仮想テクスチャを画定するべく変更されてもよく、幅広い範囲の動作条件で、最適な効率でベアリングを機能させることができる。 Additionally, this virtual texture may appear, disappear, or be altered to define different virtual textures, allowing the bearing to function at optimum efficiency over a wide range of operating conditions. .

ベアリングの性能は、稼働される活性装置の選択と、これらの活性装置が稼働される程度とに影響される。この選択および稼働の程度が、さまざまなスライド方向またはさまざまな負荷などのさまざまな動作条件に最適なベアリングの動作を可能にする。 Bearing performance is affected by the selection of active devices that are operated and the extent to which these active devices are operated. This selection and degree of activation allows for optimal bearing operation for different operating conditions, such as different sliding directions or different loads.

本発明に基づくベアリングデバイスは、制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤とともに使用されてもよい。これは、電気双極子を備える潤滑剤であってもよい。(一般的には電気的な)活性装置の稼働は、双極子が閉塞領域内で所定の方向に向けられるとの効果を有する。これは、スリップ速度が局所的につまり閉塞領域で低下するという効果を有しており、結果として、潤滑剤の分子が第1および第2の表面に良好に付着する傾向があるとの効果を有する。これによって、閉塞領域内のベアリング表面における潤滑剤のスリップ角が増加し、閉塞領域内の潤滑剤の流れが妨げられる。 A bearing device according to the invention may be used with a lubricant having a controllable slip velocity. This may be a lubricant with an electric dipole. Activation of the (typically electrical) active device has the effect that the dipoles are oriented within the occlusion region. This has the effect that the slip velocity is reduced locally, i.e. at the occlusion areas, and as a result the lubricant molecules tend to adhere better to the first and second surfaces. have. This increases the slip angle of the lubricant on the bearing surface in the blocked area and impedes the flow of lubricant in the blocked area.

理論的には、流体力学では一般的に、スリップのない境界条件がその境界面において想定される。しかしながら、実際には、潤滑剤のスリップ速度が高い場合、当該境界条件は必ずしも完全に適用されるとは限らない場合がある。本発明では、スリップ角とも称される境界条件は、潤滑剤のスリップ速度を変更することによって影響され得る。実際にはベアリングギャップは非常に薄い(数十マイクロメートル)ため、スリップ角が増加する効果は、閉塞領域内の流れが阻害されることである。 Theoretically, fluid mechanics generally assumes no-slip boundary conditions at the interface. In practice, however, the boundary conditions may not always apply perfectly when the slip velocity of the lubricant is high. In the present invention, the boundary condition, also called slip angle, can be influenced by changing the slip velocity of the lubricant. Since in practice the bearing gap is very thin (tens of micrometers), the effect of increasing the slip angle is to impede the flow in the blockage area.

双極子は、正の電荷を有する側と負の電荷を有する側とを有してもよい。これらの側の1つは境界面に引き付けられることがあり、他の側は境界面に反発されることがある。活性装置が、境界面に引き付けられる側が当該境界面に面するように双極子を配向する場合、これらの双極子は境界面に付着されることがある。このようにして、スリップ角は増加されてもよく、かつゼロ速度の境界条件が完全に実現されてもよい。境界条件は、潤滑剤の粘度を変更することなく、局所的に変更されてもよい。したがって、それは、電気粘性または磁気粘性の潤滑剤もしくは温度依存性粘度を有する潤滑剤を本発明に基づいて使用した場合と比べて、同じ結果を達成するための異なる方法である。 A dipole may have a positively charged side and a negatively charged side. One of these sides may be attracted to the interface and the other side may be repelled by the interface. These dipoles may attach to the interface if the active device orients the dipoles so that the side that is attracted to the interface faces the interface. In this way the slip angle may be increased and the zero velocity boundary condition may be fully realized. Boundary conditions may be locally modified without changing the viscosity of the lubricant. It is therefore a different way to achieve the same result than using an electrorheological or magnetorheological lubricant or a lubricant with a temperature dependent viscosity according to the present invention.

非閉塞領域が閉塞領域によって完全に取り囲まれているため、潤滑剤は非閉塞領域に閉じ込められる。閉塞領域は閉塞物として機能する。当業者は、この閉じ込めは実際には絶対的なものではないこと、およびある程度の潤滑剤が閉塞領域を通過し続けてベアリングギャップ端部に到達することを理解するだろう。しかしながら、実際にはそれは主要な問題ではない。 Lubricant is trapped in the non-occluded area because the non-occluded area is completely surrounded by the occluded area. The occluded area acts as an occluder. Those skilled in the art will appreciate that this confinement is not absolute in practice and that some lubricant will continue to pass through the closed area to reach the bearing gap ends. However, in practice it is not the main issue.

当業者はまた、1つ以上の活性装置が効果を持たない少なくとも1つの非閉塞領域において、「効果がない」との用語は、理論的には電界の磁界は終わりがないが徐々に強度が低下することを決定する物理法則に従って解釈されるべきであることを理解するだろう。「影響がない」との用語は、粘性に対する閉塞領域の影響が無視できることを意味する。 Those skilled in the art will also understand that in at least one non-occluded region where one or more active devices have no effect, the term "ineffective" means that the magnetic field of the electric field theoretically has no end but gradually increases in strength. You will understand that it should be interpreted according to the laws of physics that determine the fall. The term "no effect" means that the effect of the occluded area on viscosity is negligible.

非閉塞領域内の潤滑剤の圧力は、ベアリングデバイスにかかる負荷を担持して第1の表面と第2の表面との間の接触を防止するのに十分なレベルまで高められる。閉塞領域内の潤滑剤もまた、圧力下にありかつ負荷の一部を担持して第1の表面と第2の表面との間の接触を防止する役に立つことを理解されたい。 The pressure of the lubricant within the non-occluded region is increased to a level sufficient to carry the load on the bearing device and prevent contact between the first and second surfaces. It should be appreciated that the lubricant in the closed area is also under pressure and carries some of the load to help prevent contact between the first and second surfaces.

ベアリングデバイスの一実施形態では、活性装置は、磁界を作り出す電磁石または永久磁石であるか、または電界を作り出すように帯電可能な電気活性装置である。代替実施形態では、活性装置は、少なくとも1つの閉塞領域内の潤滑剤を冷却するよう構成される冷却要素であってもよい。 In one embodiment of the bearing device, the active device is an electromagnet or permanent magnet that creates a magnetic field, or an electroactive device that can be charged to create an electric field. In alternative embodiments, the active device may be a cooling element configured to cool the lubricant within the at least one occlusion region.

一実施形態では、ベアリングデバイスは、複数の非閉塞領域、特に3つの非閉塞領域であって、各非閉塞領域がそれぞれ入口を有する非閉塞領域と、複数の閉塞領域であって、各閉塞領域が関連する非閉塞領域を包囲して当該関連付けられた非閉塞領域から潤滑剤が流出するのを阻止する複数の閉塞領域と、を備える。 In one embodiment, the bearing device comprises a plurality of non-occluded areas, in particular three non-occluded areas, each non-occluded area having a respective inlet, and a plurality of occluded areas, each occluded area a plurality of occlusive regions surrounding an associated non-occluded region to prevent lubricant from escaping from the associated non-occluded region.

ベアリングデバイスの一実施形態では、非閉塞領域は、パイ形、円形、正方形、長方形、三角形、多角形または楕円形、もしくはよりおおまかには閉塞領域によって包囲され得る任意の形状である。多角形の場合、非閉塞領域は六角形であってもよい。他の形状が使用されてもよく、異なる形状の組み合わせが使用されてもよい。 In one embodiment of the bearing device, the non-occluded area is pie-shaped, circular, square, rectangular, triangular, polygonal or elliptical, or more generally any shape that can be enclosed by the occluded area. In the case of polygons, the non-occluded areas may be hexagons. Other shapes may be used, and combinations of different shapes may be used.

ベアリングデバイスの一実施形態では、第1の表面および第2の表面は、円筒形または円錐形、球形または平坦であり、かつ主回転軸線周りに延在する。 In one embodiment of the bearing device, the first surface and the second surface are cylindrical or conical, spherical or flat and extend about the main axis of rotation.

ベアリングデバイスの一実施形態では、第1および第2の表面は、円筒形、円錐形、球形または平坦であり、ベアリングデバイスは、複数の非閉塞領域を備えており、各非閉塞領域は閉塞領域によって包囲されており、各閉塞領域は、所定の軸線方向距離にわたって延在する第1の軸線方向部分および第2の軸線方向部分と、所定の円周方向距離にわたって延在する第1の円周方向部分および第2の円周方向部分とを備えており、各閉塞領域は、第1および第2の軸線方向部分と第1および第2の円周方向部分とを相互接続する4つの角部を備える。 In one embodiment of the bearing device, the first and second surfaces are cylindrical, conical, spherical or flat, and the bearing device comprises a plurality of non-occluded areas, each non-occluded area being an occluded area. and each occluded region has a first axial portion and a second axial portion extending a predetermined axial distance and a first circumferential portion extending a predetermined circumferential distance. a directional portion and a second circumferential portion, each closure region having four corners interconnecting the first and second axial portions and the first and second circumferential portions; Prepare.

一実施形態では、ベアリングデバイスは、少なくとも、リング形状の第1の閉塞領域と、リング形状の第2の閉塞領域とを備えており、第1の閉塞領域は、円筒形、円錐形、球形または平坦なベアリングの第1の端部に配置されており、第2の閉塞領域は、円筒形、円錐形、球形または平坦なベアリングの第2の反対側の端部に配置されており、非閉塞領域は、第1の閉塞領域と第2の閉塞領域との間に設けられており、第1および第2の閉塞領域は、非閉塞領域から、そしてベアリングギャップ端部を介して円筒形、円錐形、球形または平坦なベアリングギャップから潤滑剤が流出するのを阻止するシールとして機能する。 In one embodiment, the bearing device comprises at least a ring-shaped first closure region and a ring-shaped second closure region, the first closure region being cylindrical, conical, spherical or Disposed at a first end of the flat bearing and a second occlusion region is disposed at a second opposite end of the cylindrical, conical, spherical or flat bearing and is non-occluded. A region is provided between a first occlusion region and a second occlusion region, the first and second occlusion regions extending from the non-occlusion region and through the bearing gap end into a cylindrical, conical shape. Acts as a seal to prevent lubricant from escaping from shaped, spherical or flat bearing gaps.

ベアリングデバイスの一実施形態では、第1および第2の表面は、円筒形、円錐形、球形または平坦な表面セクションの組み合わせである。 In one embodiment of the bearing device, the first and second surfaces are cylindrical, conical, spherical or a combination of flat surface sections.

一実施形態では、ベアリングデバイスは、内側閉塞領域を包囲する少なくとも1つの外側閉塞領域を備える。これによって、全体的な構成がより安定する。 In one embodiment, the bearing device comprises at least one outer occlusive region surrounding an inner occlusive region. This makes the overall configuration more stable.

一実施形態では、ベアリングデバイスは、軸線方向において負荷を担持するよう構成されるスラストベアリングであり、第1および第2の表面は環状でありかつベアリングデバイスの主回転軸線周りに延在しており、主回転軸線は第1の表面および第2の表面に直交するよう延在しており、ベアリングデバイスは外周ベアリング端部および内周ベアリング端部を備えており、ベアリングデバイスは、少なくとも1つの非閉塞領域から外周ベアリング端部への潤滑剤の流れを阻止する少なくとも1つの外側閉塞領域と、少なくとも1つの非閉塞領域から内周ベアリング端部への潤滑剤の流れを阻止する少なくとも1つの内側閉塞領域と、を備えており、少なくとも1つの非閉塞領域(24)は、内側閉塞領域と外側閉塞領域との間に配置される。 In one embodiment, the bearing device is a thrust bearing configured to carry the load in the axial direction, the first and second surfaces being annular and extending about the main axis of rotation of the bearing device. , the primary axis of rotation extends orthogonally to the first surface and the second surface, the bearing device has an outer peripheral bearing end and an inner peripheral bearing end, the bearing device having at least one non-axial bearing end; At least one outer blockage region for blocking lubricant flow from the blocking region to the outer peripheral bearing end and at least one inner blockage for blocking lubricant flow from the at least one non-blocking region to the inner peripheral bearing end. and at least one non-occluded region (24) is located between the inner occlusive region and the outer occlusive region.

ベアリングデバイスの一実施形態では、第1の表面および第2の表面は平坦または球状であり、ベアリングデバイスは、外側ベアリングギャップ端部、および、潤滑油が当該外側ベアリングギャップ端部を通ってベアリングギャップから流出するのを阻止する環状閉塞領域によって取り囲まれた非閉塞領域のみを備える。 In one embodiment of the bearing device, the first surface and the second surface are flat or spherical and the bearing device comprises an outer bearing gap end and a lubricant flowing through the outer bearing gap end into the bearing gap. It comprises only a non-occluded area surrounded by an annular occluded area that prevents outflow from.

ベアリングデバイスの一実施形態では、1つの以上の活性装置が一次活性装置と称されており、ベアリングデバイスはさらに、電磁石または永久磁石もしくは電気活性装置あるいは加熱要素である1つ以上の反活性装置(anti-activators)を備えており、反活性装置は、非閉塞領域の少なくとも一部において一次活性装置によって作り出された磁界または電界を打ち消すための逆磁界または逆電界を作り出すか、もしくは非閉塞領域または非閉塞領域の少なくとも一部で潤滑剤を加熱するための加熱要素である。代替実施形態では、反活性装置は、加熱要素を備えてもよい。 In one embodiment of the bearing device, the one or more active devices are referred to as primary active devices, and the bearing device further includes one or more reactive devices (which are electromagnets or permanent magnets or electroactive devices or heating elements). anti-activators), wherein the counter-activator device creates a reverse magnetic or electric field to counteract the magnetic or electric field produced by the primary active device in at least a portion of the non-occluded region, or the non-occluded region or A heating element for heating the lubricant in at least a portion of the non-occluded region. In alternative embodiments, the reaction device may comprise a heating element.

ベアリングデバイスの一実施形態では、反作動装置は、非閉塞領域の一部に作用し、この部分は、耐閉塞領域(anti-obstruction zone)と称されており、非閉塞領域は、一次活性装置または反活性装置の影響下にない非影響領域をさらに備えており、少なくとも1つの耐閉塞領域は、閉塞領域に隣接して当該閉塞領域と非影響領域との間に配置される。 In one embodiment of the bearing device, the counter-actuation device acts on a portion of the non-occlusion zone, which is referred to as the anti-obstruction zone, the non-occlusion region being the primary active device. or further comprising a non-affected area not under the influence of the counteractive device, wherein at least one anti-occlusion area is positioned adjacent to the occlusion area and between the occlusion area and the non-affected area.

ベアリングデバイスの一実施形態では、活性装置は電磁石であり、ベアリングデバイスは、電磁界を増大させるよう構成される少なくとも1つの受動的な強磁性部材をさらに備える。 In one embodiment of the bearing device, the active device is an electromagnet and the bearing device further comprises at least one passive ferromagnetic member configured to increase the electromagnetic field.

ベアリングデバイスの一実施形態では、電磁活性装置は、主軸線を有するコイルであり、コイルは、第1または第2の表面の下に配置され、コイルの端部は、その下にコイルが配置される表面から所定の距離を置いて配置され、少なくとも1つの強磁性部材が、コイル内に配置される内側部材と、コイルの外側に配置される外側部材とを備えており、内側部材および外側部材は、コイルの端部を越えて当該第1または第2の表面へ向けて延在する内側突起および外側突起をそれぞれ備えており、前記内側突起と外側突起との間には開口が設けられる。 In one embodiment of the bearing device, the electromagnetically active device is a coil having a primary axis, the coil being positioned below the first or second surface and the ends of the coil having the coil positioned thereunder. the at least one ferromagnetic member having an inner member disposed within the coil and an outer member disposed outside the coil; has respective inner and outer projections extending beyond the ends of the coil toward said first or second surface, with an aperture between said inner and outer projections.

ベアリングデバイスの一実施形態では、ベアリングデバイスは、ボールまたは円筒形ローラー要素などのローラー要素を含まない。 In one embodiment of the bearing device, the bearing device does not include roller elements such as ball or cylindrical roller elements.

ベアリングデバイスの一実施形態では、1つ以上の活性装置は、少なくとも1つの活性装置をカバーして第1または第2の表面を形成する材料層の下に位置される。 In one embodiment of the bearing device, one or more active devices are positioned below a layer of material covering at least one active device to form the first or second surface.

ベアリングデバイスの一実施形態では、閉塞領域は、所定の線に沿って互いに隣接して配置される複数の活性装置によって画定される。この線は、1つまたは2つの曲率面内で湾曲されてもよく、かつ/または角を有してもよい。 In one embodiment of the bearing device, the occlusion area is defined by a plurality of active devices arranged adjacent to each other along a predetermined line. This line may be curved in one or two planes of curvature and/or may have angles.

ベアリングデバイスの一実施形態では、ベアリングギャップは、入口とベアリングギャップ端部との間で均等な高さを有する。 In one embodiment of the bearing device, the bearing gap has a uniform height between the entrance and the end of the bearing gap.

動圧ベアリングデバイス
さらなる実施形態では、本発明は、動圧ベアリングデバイスに関し、
- 第1のベアリング表面と、
- 第1のベアリング表面に面する第2のベアリング表面と、
を備えており、
第1および第2のベアリング表面は、主回転軸線周りで互いに対して回転するよう構成されており、
- 第1のベアリング表面と第2のベアリング表面との間に画定されるベアリングギャップであって、第1および第2のベアリング表面は滑らかでありかつ表面テクスチャリングがなく、ベアリングギャップは、ベアリングギャップの高さの急激な変化がなく、ベアリングギャップは潤滑剤が充填され、潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、ベアリングギャップと、
- 第1または第2のベアリング表面に埋め込まれた複数の活性装置であって、複数の活性装置は、複数の閉塞領域内で潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは潤滑剤のスリップ速度を低下させるよう構成されており、それによって各閉塞領域においてベアリングギャップを通る潤滑剤の流れを阻止する、複数の活性装置と、
- 潤滑剤の流れが阻止されない複数の非閉塞領域であって、第1のベアリング表面と第2のベアリング表面との間の相対移動方向において、閉塞領域および非閉塞領域が交互に設けられ、各非閉塞領域は関連付けられた閉塞領域の上流に配置される、複数の非閉塞領域と、
を備えており、
各閉塞領域は、湾曲形状または角のある形状を有しており、湾曲形状または角のある形状は、下流へ向けて方向付けられた頂部を画定し、閉塞領域は、第1および第2の表面が互いに対して移動する場合に、閉塞領域において局所的に粘度を増加するかまたはスリップ速度を低下させて各閉塞領域を横切る潤滑剤の流れを阻止することによって、各閉塞領域の上流に配置された非閉塞領域において、かつ特に各頂部のすぐ上流に配置されたピーク領域において、ベアリングギャップ内の潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されている。
Hydrodynamic Bearing Device In a further embodiment, the present invention relates to a hydrodynamic bearing device,
- a first bearing surface;
- a second bearing surface facing the first bearing surface;
and
the first and second bearing surfaces are configured to rotate relative to each other about a primary axis of rotation;
- a bearing gap defined between a first bearing surface and a second bearing surface, the first and second bearing surfaces being smooth and free of surface texturing, the bearing gap comprising: The bearing gap is filled with a lubricant, the lubricant can be a magnetorheological or electrorheological liquid, a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a lubricant with a controllable slip velocity is the bearing gap, and
- A plurality of active devices embedded in the first or second bearing surface, the plurality of active devices locally increasing the viscosity of the lubricant or increasing the slip velocity of the lubricant within the plurality of occlusion regions. a plurality of active devices configured to reduce the , thereby inhibiting lubricant flow through the bearing gap at each blockage region;
- a plurality of unobstructed areas in which the flow of lubricant is unobstructed, alternating in the direction of relative movement between the first and second bearing surfaces, the blocked areas and the unobstructed areas, each a plurality of non-occluded regions, the non-occluded regions positioned upstream of the associated occlusive region;
and
Each occluded region has a curved or angled shape, the curved or angled shape defines a downstream oriented apex, and the occlusive region comprises first and second Located upstream of each blockage area by locally increasing viscosity or reducing slip velocity in the blockage area to prevent lubricant flow across each blockage area when the surfaces move relative to each other are configured to cause a local increase in lubricant pressure in the bearing gap in the non-obstructed regions, and particularly in the peak regions located immediately upstream of each crest.

閉塞領域は、動圧ベアリングにおける表面テクスチャリングとして機能する。一般的に、従来技術の動圧ベアリングのそうした表面テクスチャリングは、溝の形態で設けられる。従来技術では、そうした溝は、動圧の増加を最適化するよう設計される入り組んだ形を有することがある。溝は、正確な機械加工を必要とし、また摩耗および裂けに対して脆弱である。これらの溝がないことによって、有利なことに、ベアリングの製造が容易となりかつ脆弱性が少なくなる。その結果、ベアリングデバイスの耐用期間がより長くなり得る。 The closed area functions as surface texturing in hydrodynamic bearings. Generally, such surface texturing of prior art hydrodynamic bearings is provided in the form of grooves. In the prior art, such grooves may have convoluted shapes designed to optimize dynamic pressure build-up. Grooves require precision machining and are vulnerable to wear and tear. The absence of these grooves advantageously makes the bearing easier to manufacture and less brittle. As a result, the service life of the bearing device can be longer.

動圧ベアリングデバイスの一実施形態では、各閉塞領域は、半径方向に対して所定の角度で延在する左セクションおよび右セクションを備えており、左セクションおよび右セクションは、潤滑剤をピーク領域へ向けて方向付ける。 In one embodiment of the hydrodynamic bearing device, each closed region comprises left and right sections extending at an angle to the radial direction, the left and right sections directing lubricant to the peak region. Orient towards.

動圧ベアリングデバイスの一実施形態では、各頂部は、第1または第2の表面の中央領域に配置されており、頂部は、特に、第1または第2の表面の内側ベアリング端部から所定の距離を置いて位置しており、この距離は、第1または第2の表面の幅の40パーセントから60パーセントである。外側ベアリング端部までの距離も、第1または第2の表面の幅の40パーセントから60パーセントであってもよい。 In one embodiment of the hydrodynamic bearing device each apex is arranged in a central region of the first or second surface, the apex being in particular a predetermined distance from the inner bearing end of the first or second surface. Located at a distance, the distance being 40 to 60 percent of the width of the first or second surface. The distance to the outer bearing edge may also be 40 to 60 percent of the width of the first or second surface.

一実施形態では、動圧ベアリングデバイスはスラストベアリングデバイスであり、第1および第2の表面は、平坦であり、かつ主回転軸線に直交するよう延在しており、閉塞領域は、所定の半径方向距離にわたって延在する。 In one embodiment, the hydrodynamic bearing device is a thrust bearing device, the first and second surfaces are flat and extend perpendicular to the main axis of rotation, and the closed area has a predetermined radius Extends over a directional distance.

動圧ベアリングデバイスの一実施形態では、第1および第2の表面は環状であり、かつベアリングギャップは環状である。 In one embodiment of the hydrodynamic bearing device, the first and second surfaces are annular and the bearing gap is annular.

動圧ベアリングデバイスの一実施形態では、閉塞領域はV字形状またはU字形状を有する。 In one embodiment of the hydrodynamic bearing device, the closed area has a V-shape or a U-shape.

動圧ベアリングデバイスの一実施形態では、ベアリングはジャーナルベアリングまたはコニカルベアリングであり、湾曲したまたは角のある閉塞領域は、第1または第2の表面外周の周りに間隔を置いて配置され、かつ所定の軸線方向距離にわたって延在する。 In one embodiment of the hydrodynamic bearing device, the bearing is a journal bearing or a conical bearing and the curved or angular closed areas are spaced around the circumference of the first or second surface and have predetermined extends for an axial distance of

一般的に傾動パッドベアリングと称される特別な種類の動圧ベアリングが存在することに留意されたい。この実施形態では、ベアリングデバイスは傾動パッドベアリングデバイスであり、ピボット軸線周りで傾斜可能な複数の傾動パッドを備えており、第1の表面は複数の第1の表面セクションを備え、各第1の表面セクションは傾動パッドに関連付けられ、ベアリングギャップは複数のベアリングギャップセクションを備え、各ベアリングギャップセクションは傾動パッドに関連付けられ、
各第1の表面セクションは、滑らかでありかつ表面テクスチャリングがなく、傾動パッドと反対側の第2の表面との間の個々のベアリングギャップセクションそれぞれは、ベアリングギャップの高さの急激な変化がなく、
各第1の表面セクションは、湾曲形状または角のある形状を有する閉塞領域を備えており、湾曲形状または角のある形状は、下流に向けて方向付けられた頂部を画定し、閉塞領域は、第1および第2の表面が互いに対して移動する場合に、閉塞領域において局所的に粘度を増加するかまたは局所的にスリップ速度を低下させて各閉塞領域を横切る潤滑剤の流れを阻止することによって、各閉塞領域の上流に配置された非閉塞領域において、かつ特に各頂部のすぐ上流に配置されたピーク領域において、ベアリングギャップ内の潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されている。
Note that there is a special class of hydrodynamic bearings commonly referred to as tilt pad bearings. In this embodiment the bearing device is a tilt pad bearing device and comprises a plurality of tilt pads tiltable about a pivot axis, the first surface comprising a plurality of first surface sections, each first a surface section associated with a tilt pad, a bearing gap comprising a plurality of bearing gap sections, each bearing gap section associated with a tilt pad,
Each first surface section is smooth and free of surface texturing, and each individual bearing gap section between the tilt pad and the opposite second surface is free of abrupt changes in bearing gap height. without
Each first surface section comprises an occlusion area having a curved or angled shape, the curved or angled shape defining a downstream oriented apex, the occlusion area comprising: Locally increasing the viscosity or locally reducing the slip velocity in the blockage area to prevent lubricant flow across each blockage area when the first and second surfaces move relative to each other. is configured to cause a local increase in the pressure of the lubricant in the bearing gap in the non-occluded region located upstream of each clogged region, and particularly in the peak region located immediately upstream of each crest by there is

傾動パッド同士の間には、第1の表面と第2の表面との間での力の伝達に実質的に寄与しないために、ベアリングギャップの一部とは見なされずかつ第1の表面の一部と見なされない非支持領域が存在し得ることに留意されたい。 Between the tilt pads are not considered part of the bearing gap and part of the first surface because they do not substantially contribute to the transmission of force between the first surface and the second surface. Note that there may be non-supporting areas that are not considered parts.

各傾動パッドの閉塞領域の形状は、一般的にU字形状であるが、V字形状などの角のある形態を有してもよく、あるいは湾曲形態を有してもよい。また、単一の傾動パッドに複数の閉塞領域が並んで設けられてもよい。 The shape of the occluded area of each tilt pad is generally U-shaped, but may also have an angled configuration such as a V-shape, or may have a curved configuration. Also, a single tilt pad may be provided with a plurality of occlusion areas side by side.

本発明はさらに、動圧ジャーナルベアリングデバイスに関し、
- シャフト周りに延在する円筒形ベアリング部材であって、内側に面する第1の表面を備える円筒形ベアリング部材と、
- 外側に面する第2の表面を備えるシャフトと、
を備えており、
動圧ジャーナルベアリングデバイスは、所定のベアリング長さを有し、かつ第1の端部および反対側の第2の端部を有しており、
- 第1の表面と第2の表面との間に存在するベアリングギャップであって、ベアリングギャップは、第1のベアリング端部における第1のベアリングギャップ端部と、第2のベアリング端部における第2のベアリングギャップ端部と、を有しており、第1のベアリング表面および第2のベアリング表面は、滑らかでありかつ連続的であり、ベアリングギャップは潤滑剤が充填されており、潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、ベアリングギャップと、
- 第1または第2の表面に埋め込まれた少なくとも第1の活性装置および第2の活性装置であって、ベアリングギャップにおける第1の閉塞領域および第2の閉塞領域内で潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは潤滑剤のスリップ速度を局所的に低下するよう構成されており、第1の活性装置および第2の活性装置が稼働された場合に、第1の活性装置および第2の活性装置は、第1および第2の閉塞領域内の潤滑剤の粘度を増加させるかまたは潤滑剤のスリップ速度を低下させて、潤滑剤が第1および第2の閉塞領域を横切って流れるのを阻止する、第1の活性装置および第2の活性装置と、
を備えており、
第1の表面および第2の表面には、表面テクスチャリングがなく、滑らかで連続的であり、かつベアリングギャップの高さの急激な変化を伴っておらず、
ベアリングギャップは、潤滑剤の流れが阻止されない少なくとも1つの非閉塞領域を備えており、
第1および第2のベアリングギャップ端部は、環状であり、シャフト周りに延在しており、かつ長手方向ベアリング軸線に直交する平面内に延在しており、
第1および第2の閉塞領域は、リング形状になされており、ジャーナルベアリングの両端部に配置されており、非閉塞領域は、第1の閉塞領域と第2の閉塞領域との間に配置され、
第1の閉塞領域は、潤滑剤が第1のベアリングギャップ端部に到達することを阻止し、第2の閉塞領域は、潤滑剤が第2のベアリングギャップ端部に到達することを阻止し、
第1の閉塞領域および第2の閉塞領域はともに、潤滑剤が非閉塞領域から流出しかつベアリングギャップの端部を通ってベアリングギャップから流出することを阻止する。
The invention further relates to a hydrodynamic journal bearing device,
- a cylindrical bearing member extending around the shaft, the cylindrical bearing member comprising a first surface facing inward;
- a shaft with a second surface facing outward;
and
a hydrodynamic journal bearing device having a predetermined bearing length and having a first end and an opposite second end;
- a bearing gap present between the first surface and the second surface, the bearing gap comprising a first bearing gap end at the first bearing end and a second bearing gap end at the second bearing end; two bearing gap ends, the first bearing surface and the second bearing surface being smooth and continuous, the bearing gap being filled with a lubricant, the lubricant being , a magneto-rheological or electro-rheological liquid, a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a lubricant with a controllable slip velocity, a bearing gap;
- at least a first active device and a second active device embedded in the first or second surface to localize the viscosity of the lubricant within the first and second closed areas in the bearing gap; is configured to either locally increase or locally reduce the slip rate of the lubricant, and when the first active device and the second active device are activated, the first active device and the second active device The active device increases the viscosity of the lubricant within the first and second regions of occlusion or decreases the slip velocity of the lubricant to prevent the lubricant from flowing across the first and second regions of occlusion. a first active device and a second active device that block;
and
the first surface and the second surface are smooth and continuous without surface texturing and without abrupt changes in bearing gap height;
the bearing gap has at least one unobstructed area through which lubricant flow is unimpeded;
the first and second bearing gap ends are annular, extend about the shaft and extend in a plane orthogonal to the longitudinal bearing axis;
The first and second occlusion areas are ring-shaped and located at opposite ends of the journal bearing, and the non-occlusion area is located between the first occlusion area and the second occlusion area. ,
The first blockage area prevents lubricant from reaching the first bearing gap end, the second blockage area blocks lubricant from reaching the second bearing gap end, and
Together, the first blocked area and the second blocked area prevent lubricant from flowing out of the unblocked area and out of the bearing gap through the end of the bearing gap.

本発明のこの実施形態は、動圧ジャーナルベアリングデバイスのための非常に単純な全体構造を提供する。潤滑剤がベアリングギャップの端部から流出することが効果的に防止される。 This embodiment of the invention provides a very simple overall structure for a hydrodynamic journal bearing device. Lubricant is effectively prevented from flowing out of the end of the bearing gap.

動圧ジャーナルベアリングデバイスの一実施形態では、ベアリングギャップの高さは、軸線方向において一定である。 In one embodiment of the hydrodynamic journal bearing device, the height of the bearing gap is constant in the axial direction.

動圧ジャーナルベアリングデバイスの一実施形態では、ベアリングギャップの高さは、円周方向において変化する。シャフトは必要なラジアル力を作り出すために一般的にわずかに中心がずれているため、これは、動圧ジャーナルベアリングに関しては慣習的なものである。 In one embodiment of the hydrodynamic journal bearing device, the height of the bearing gap varies in the circumferential direction. This is customary for hydrodynamic journal bearings, as the shaft is typically slightly off-center to create the necessary radial force.

動圧ジャーナルベアリングデバイスの一実施形態では、ベアリングデバイスは所定の長さを有しており、各閉塞領域は所定の幅を有しており、各閉塞領域の幅は、その長さの10パーセント未満である。有利なことに、ベアリングデバイスの大部分が、負荷の担持に寄与する。 In one embodiment of the hydrodynamic journal bearing device, the bearing device has a length and each closed area has a width, the width of each closed area being 10 percent of its length. is less than Advantageously, most of the bearing device contributes to carrying the load.

本発明はさらに、シャフトを備える駆動アセンブリに関し、当該シャフトは、本発明に基づく少なくとも1つのベアリングデバイスによって支持される。 The invention further relates to a drive assembly comprising a shaft, said shaft being supported by at least one bearing device according to the invention.

駆動アセンブリの一実施形態では、シャフトは、ジャーナルベアリングデバイスに関する限りにおいて本発明に基づく第1のベアリングデバイスと、ジャーナルベアリングデバイスに関する限りにおいて本発明に基づく第2のベアリングデバイスと、スラストベアリングデバイスに関する限りにおいて本発明に基づく第3のベアリングデバイスと、によって支持されており、第1および第2のジャーナルベアリングデバイスは、2つの独立した半径方向(Y、Z)においてシャフトを位置決めしかつシャフトを支持し、第3のスラストベアリングデバイスは、軸線方向(X)においてシャフトを位置決めしかつシャフトのための支持を提供する。この構成によって、すべての必要な方向におけるシャフトのための支持が提供される。 In one embodiment of the drive assembly, the shaft comprises a first bearing device according to the invention as far as the journal bearing device is concerned, a second bearing device according to the invention as far as the journal bearing device is concerned and a thrust bearing device as far as the journal bearing device is concerned. and a third bearing device according to the invention in the first and second journal bearing devices for positioning and supporting the shaft in two independent radial directions (Y, Z). , a third thrust bearing device to position and provide support for the shaft in the axial direction (X). This configuration provides support for the shaft in all required directions.

本発明はさらに、船体と、エンジンと、プロペラと、エンジンをプロペラに接続する本発明に基づく駆動アセンブリと、を備える船舶に関する。本発明は、堅牢でありかつ信頼性のある全体構成を提供するため、船舶に特に適していることが判明している。なお、本発明は、他の車両、発電所、風力タービン、エンジン一般を含む機器および他のタイプの機器を含むあらゆる種類の機器で使用されてもよい。 The invention further relates to a watercraft comprising a hull, an engine, a propeller and a drive assembly according to the invention connecting the engine to the propeller. The invention has been found to be particularly suitable for marine vessels as it provides a robust and reliable overall construction. It should be noted that the present invention may be used in all types of equipment including other vehicles, power plants, wind turbines, engines in general and other types of equipment.

本発明のこれらの態様および他の態様は、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されかつ同様の参照符号が同様の部分を示す添付の図面に関連して説明されるため、より容易に認識され得る。 These and other aspects of the present invention will be better understood by reference to the following detailed description and explained in connection with the accompanying drawings, in which like reference numerals indicate like parts, so that can be easily recognized.

本発明の第1の実施形態の等角図である。1 is an isometric view of a first embodiment of the invention; FIG. 図1Aの実施形態における圧力勾配を示す図である。FIG. 1B illustrates the pressure gradient in the embodiment of FIG. 1A; 本発明の第2の実施形態の等角図である。Figure 4 is an isometric view of a second embodiment of the invention; 本発明に基づく第3の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of a third embodiment according to the present invention; 図3の実施形態の側面図である。Figure 4 is a side view of the embodiment of Figure 3; 図3および図4の実施形態の変形例の下からの等角図である。Figure 5 is an isometric view from below of a variant of the embodiment of Figures 3 and 4; 図5の実施形態の上からの等角図である。Figure 6 is an isometric view from above of the embodiment of Figure 5; 図5および図6の実施形態の側面図である。Figure 7 is a side view of the embodiment of Figures 5 and 6; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 本発明のさらに別の実施形態の等角図である。Figure 4 is an isometric view of yet another embodiment of the present invention; 本発明に基づく3つのベアリングデバイスを有する駆動アセンブリの等角図である。1 is an isometric view of a drive assembly having three bearing devices according to the invention; FIG. 本発明に基づく3つのベアリングデバイスを有する駆動アセンブリを備える船舶の等角図である。1 is an isometric view of a marine vessel with a drive assembly having three bearing devices according to the invention; FIG. 本発明に基づく線形ベアリングデバイスの上面図である。1 is a top view of a linear bearing device according to the invention; FIG. 本発明に基づく平面ベアリングデバイスの上面図である。1 is a top view of a planar bearing device according to the invention; FIG. 本発明の別の実施形態の側方断面図である。FIG. 4 is a side cross-sectional view of another embodiment of the invention; 図16の実施形態の等角図である。Figure 17 is an isometric view of the embodiment of Figure 16; 本発明の別の実施形態の等角図である。Figure 3 is an isometric view of another embodiment of the present invention; 図18の実施形態の上面図である。FIG. 19 is a top view of the embodiment of FIG. 18; 図18の実施形態の側方断面図である。Figure 19 is a side cross-sectional view of the embodiment of Figure 18; 傾動パッドを備える本発明の実施形態の等角図である。FIG. 4 is an isometric view of an embodiment of the invention comprising a tilt pad; 図21の実施形態の上面図である。Figure 22 is a top view of the embodiment of Figure 21; 図21の実施形態の側方断面図である。Figure 22 is a side cross-sectional view of the embodiment of Figure 21;

図1を参照すると、本発明の第1の実施形態が示されている。ベアリングデバイス10が提供されている。ベアリングデバイスは、互いに対して移動可能な第1の表面12および第2の表面14を備える。この実施形態では、第1および第2の表面の両方が平坦である。第1の表面および第2の表面は互いに面している。第1の表面および第2の表面は、潤滑剤が充填されるベアリングギャップ16によって離間されている。ベアリングギャップは、数十マイクロメートルほどの高さを有してもよいが、ベアリングデバイスのサイズに応じて明らかに他の高さも用いることができる。第1の表面12は第1の部材13によって形成され、かつ第2の表面14は第2の部材15によって形成される。 Referring to FIG. 1, a first embodiment of the invention is shown. A bearing device 10 is provided. The bearing device comprises a first surface 12 and a second surface 14 movable relative to each other. In this embodiment both the first and second surfaces are flat. The first surface and the second surface face each other. The first and second surfaces are separated by a bearing gap 16 that is filled with lubricant. The bearing gap may have a height as high as tens of micrometers, but obviously other heights can be used depending on the size of the bearing device. First surface 12 is formed by first member 13 and second surface 14 is formed by second member 15 .

潤滑剤は液体である。潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、もしくは温度依存性粘度を有する潤滑剤、あるいは制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である。 Lubricants are liquids. The lubricant is a magnetorheological or electrorheological liquid, or a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a lubricant with a controllable slip velocity.

ベアリングデバイスは、第1の表面または第2の表面に1つ以上の供給入口18を備える。この実施形態では、供給入口は第1の表面12に設けられるが、入口が第2の表面に設けられることが想定されてもよい。各供給入口18は、加圧液体供給源からベアリングギャップに潤滑剤を供給するよう構成される。加圧液体供給源は、静圧ベアリングデバイスの場合に設けられるが、本発明の一部としてみなされるものではない。 The bearing device comprises one or more feed inlets 18 on either the first surface or the second surface. In this embodiment the feed inlet is provided on the first surface 12, but it may be envisaged that the inlet is provided on the second surface. Each supply inlet 18 is configured to supply lubricant to the bearing gap from a pressurized liquid supply. A pressurized liquid supply is provided in the case of hydrostatic bearing devices, but is not considered part of the present invention.

ベアリングデバイスは、1つ以上の活性装置20を備えており、活性装置20は、第1の表面12に埋め込まれ、かつベアリングギャップ内の少なくとも1つの閉塞領域22において潤滑剤の粘度を局所的に増加させるよう構成されており、それによって、閉塞領域においてベアリングギャップを通る潤滑剤の流れが阻止される。ベアリングギャップは、潤滑剤の流れが阻止されない非閉塞領域24を備える。非閉塞領域24は、より低い粘度を有する、影響のない潤滑剤を備える。非閉塞領域24は、供給入口18を包囲する。この実施形態では、非閉塞領域24は円形状を有する。 The bearing device includes one or more active devices 20 embedded in the first surface 12 and locally increasing the viscosity of the lubricant in at least one closed region 22 within the bearing gap. It is configured to increase, thereby preventing the flow of lubricant through the bearing gap in the blockage area. The bearing gap comprises an unobstructed area 24 through which lubricant flow is unobstructed. The non-occluded area 24 comprises a neutral lubricant having a lower viscosity. An unobstructed area 24 surrounds the feed inlet 18 . In this embodiment, the non-obstructing area 24 has a circular shape.

閉塞領域は、所定の線に沿って互いに隣接して配置される複数の活性装置によって画定されてもよい。各活性装置20と、同様に各閉塞領域24とは、半径方向に延在する2つの半径方向部分29A、29Bと、円周方向に延在する円周セクション33と、を備える。流出領域35が、隣接する閉塞領域の半径方向部分29の各対の間に画定される。 The occluded area may be defined by multiple active devices positioned adjacent to each other along a predetermined line. Each active device 20 , and likewise each occlusion region 24 , comprises two radially extending radial portions 29 A, 29 B and a circumferentially extending circumferential section 33 . An outflow region 35 is defined between each pair of radial portions 29 of adjacent occluded regions.

ベアリングギャップを通る潤滑剤の流路が画定されている。流路は、少なくとも1つの供給入口18から始まり、少なくとも1つの非閉塞領域24に沿って延在し、閉塞領域22を横断して、ベアリングギャップ端部26で終端する。 A lubricant flow path is defined through the bearing gap. The flow path originates at at least one feed inlet 18, extends along at least one non-occluded region 24, traverses the clogged region 22, and terminates at a bearing gap end 26. As shown in FIG.

従来の静圧ベアリングデバイスとは対照的に、第1の表面12および第2の表面14は、山部およびパッドの形態の表面テクスチャリングがなく、滑らかで連続的であり、ベアリングギャップの高さの急激な変化を伴わない。活性装置20の上面は、第1の表面12の残りと同一平面になされている。これによって、ベアリングデバイスはその製造が比較的簡単となりかつ比較的堅牢となる。 In contrast to conventional hydrostatic bearing devices, first surface 12 and second surface 14 are smooth and continuous, free of surface texturing in the form of ridges and pads, and the height of the bearing gap without abrupt changes in The top surface of active device 20 is made flush with the rest of first surface 12 . This makes the bearing device relatively simple to manufacture and relatively robust.

閉塞領域22は、少なくとも1つの非閉塞領域26を包囲しており、かつ潤滑剤が、閉塞領域22を越えてベアリングギャップ端部26へ流れてベアリングギャップ端部26を介してベアリングギャップから流出することによって、非閉塞領域26から出るのを阻止する。 The closed area 22 surrounds at least one non-closed area 26 and lubricant flows over the closed area 22 to the bearing gap end 26 and out of the bearing gap through the bearing gap end 26 . thereby preventing it from exiting the unoccluded area 26 .

図1Bを参照すると、この包囲によって、外部圧力源が、圧力を、従来の表面テクスチャリングを伴わずに、ベアリングデバイスが負荷を担持して第1のベアリング表面と第2のベアリング表面との間の接触を防止できるレベルまで上昇させることが可能となる。言い換えると、閉塞領域は表面テクスチャリングとして機能し、特にパッドとして機能する。図1Bでは、流路25が、ベアリングギャップ内において矢印で示されている。流路に沿った移動距離xの関数p(x)としての圧力が、破線で示されている。非閉塞領域24では、圧力勾配p’(x)は比較的小さい。閉塞領域では、圧力勾配p’(x)は急激に変化し、圧力はベアリングギャップ端部26でゼロまで低下する。 Referring to FIG. 1B, this enclosure allows an external pressure source to apply pressure between the first and second bearing surfaces with the bearing device carrying the load without conventional surface texturing. It is possible to raise to a level that can prevent contact with In other words, the occlusive regions act as surface texturing, and in particular as pads. In FIG. 1B, channels 25 are indicated by arrows within the bearing gap. The pressure as a function p(x) of the distance x traveled along the channel is shown by the dashed line. In the non-occluded region 24, the pressure gradient p'(x) is relatively small. In the closed region, the pressure gradient p'(x) changes abruptly and the pressure drops to zero at the bearing gap end 26 .

ベアリングギャップ端部26は円周状であり、ベアリングギャップ16の周りに延在する。この実施形態では、ベアリングデバイスは、外側ベアリングギャップ端部26および非閉塞領域24のみを備えており、非閉塞領域24は、潤滑剤がベアリングギャップから外側ベアリングギャップ端部を通って流出するのを阻止する環状閉塞領域22に取り囲まれている。他の実施形態を参照して説明されるように、ベアリングデバイスは複数のベアリングギャップ端部を有してもよい。 Bearing gap end 26 is circumferential and extends around bearing gap 16 . In this embodiment, the bearing device comprises only an outer bearing gap end 26 and an unobstructed area 24 which prevents lubricant from escaping from the bearing gap through the outer bearing gap end. It is surrounded by a blocking annular closure area 22 . As described with reference to other embodiments, the bearing device may have multiple bearing gap ends.

閉塞領域22で増加された粘度を有する潤滑剤は、流路の閉塞物として作用し、かつそれ自体によってまたは他の閉塞領域で粘度が増加された潤滑剤と協働して、潤滑剤が少なくとも1つの非閉塞領域26から出るのを阻止し、これによって、非閉塞領域内の潤滑剤の圧力を、ベアリングデバイスにかかる負荷を担持しかつ第1の表面と第2の表面との間の接触を防止するのに十分なレベルまで増加させる。 The lubricant with increased viscosity in the occlusion areas 22 acts as a flow path blockage and by itself or in cooperation with other viscosity-increased lubricants in the occlusion areas causes the lubricant to at least One non-occluded area 26 is prevented from exiting, thereby reducing the pressure of the lubricant in the non-occluded area, which carries the load on the bearing device and prevents contact between the first and second surfaces. to a level sufficient to prevent

活性装置は、磁界を作り出す電磁石または永久磁石を備えてもよい。別の実施形態では、活性装置は、電界を作り出すために帯電可能な電気活性装置を備えてもよい。別の実施形態では、活性装置は、少なくとも1つの閉塞領域22内の潤滑剤を冷却するよう構成される冷却要素である。制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤とともに使用される別の実施形態では、活性装置は、電界を作り出す電気活性装置であり、それによって潤滑剤中の双極子を配向して、潤滑剤のスリップ速度を制御する。 The active device may comprise an electromagnet or permanent magnet that produces a magnetic field. In another embodiment, the active device may comprise an electro-active device chargeable to create an electric field. In another embodiment, the active device is a cooling element configured to cool the lubricant within the at least one occluded region 22 . In another embodiment for use with lubricants having controllable slip rates, the active device is an electro-active device that creates an electric field, thereby orienting dipoles in the lubricant to increase the slip rate of the lubricant. to control.

図2を参照すると、同様の実施形態が示されており、活性装置は、少なくとも1つの活性装置をカバーしかつ第1の表面または第2の表面を形成する材料の層28の下に配置される。これによって、第1の表面および第2の表面を完全に滑らかにすることが容易となる。 Referring to FIG. 2, a similar embodiment is shown in which the active devices are disposed under a layer 28 of material covering at least one active device and forming the first surface or the second surface. be. This facilitates perfect smoothness of the first and second surfaces.

図1および図2に示される実施形態では第1および第2の表面は平坦であるが、別の実施形態では第1および第2の表面は球状であってもよく、あるいは半球などの球体の一部の形状を有してもよい。この時、ベアリングギャップも球状または半球状となる。ベアリングデバイスは、球体の「スライス」の形態を有する第1および第2の表面を有するスイングアームベアリングであってもよい。 Although in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 the first and second surfaces are flat, in other embodiments the first and second surfaces may be spherical or spherical such as hemispherical. It may have some shape. At this time, the bearing gap also becomes spherical or hemispherical. The bearing device may be a swing arm bearing having first and second surfaces having the form of a "slice" of a sphere.

図1および図2のベアリングデバイスは、2つの独立した移動方向X、Yにおける第2の表面に対する第1の表面の移動を可能にし、同時に第3の移動方向における支持を提供する。図1および図2の実施形態はまた、第2の表面に対する第1の表面のZ軸線周りでの回転を可能にする。図1および図2の実施形態は、軸線Xおよび軸線Y周りの回転を防止する。 The bearing devices of Figures 1 and 2 allow movement of the first surface relative to the second surface in two independent directions of movement X, Y while providing support in a third direction of movement. The embodiment of Figures 1 and 2 also allows rotation of the first surface relative to the second surface about the Z-axis. 1 and 2 prevent rotation about the X and Y axes.

ベアリングデバイスには、ボールまたは円筒形ローラー要素などのローラー要素が存在しなくてもよい。 The bearing device may be devoid of roller elements, such as ball or cylindrical roller elements.

図3および図4を参照すると、別の実施形態が示されている。第1および第2の表面12、14は平坦である。第1および第2の表面は円形である。ベアリングデバイスは、複数の非閉塞領域24A、24B、24C(共通して24で示される)、特に3つの非閉塞領域を備える。各非閉塞領域は、それぞれの入口18を有する。ベアリングデバイスは、複数の閉塞領域22A、22B、22C(共通して22で示される)を備える。各閉塞領域は、関連する非閉塞領域を包囲し、かつ関連する非閉塞領域から潤滑剤が流出するのを抑制する。 Referring to Figures 3 and 4, another embodiment is shown. The first and second surfaces 12, 14 are flat. The first and second surfaces are circular. The bearing device comprises a plurality of unobstructed areas 24A, 24B, 24C (commonly designated 24), in particular three unobstructed areas. Each unobstructed area has a respective inlet 18 . The bearing device comprises a plurality of occlusive regions 22A, 22B, 22C (commonly designated 22). Each occlusive region surrounds and inhibits lubricant from escaping the associated non-occluded region.

図3および図4の実施形態における非閉塞領域は、パイ形状(すなわち円弧の形状)である。なお、非閉塞領域が異なる形状、例えば円形、正方形、長方形、三角形、多角形(例えば六角形)、楕円形、またはこれらの形状の組み合わせを有し得るよう実現することもできる。 The unoccluded area in the embodiment of Figures 3 and 4 is pie-shaped (ie, in the shape of an arc). It should also be realized that the non-occluded areas may have different shapes, such as circular, square, rectangular, triangular, polygonal (eg hexagonal), elliptical, or combinations of these shapes.

これら閉塞領域は、中心31の周りおよび/または中心軸線30の周りに規則的な角度間隔で、特に約120度の角度間隔で離間されている。 These occlusion areas are spaced at regular angular intervals around the center 31 and/or around the central axis 30, in particular angular intervals of about 120 degrees.

図3および図4の実施形態は、図1および図2の実施形態と同じ動作および支持能力を提供するが、図3および図4の実施形態は、X軸線およびY軸線周りでの第1の表面に対する第2の表面の傾斜に対する支持をより良好に提供できるという点で異なる。したがって、X軸線およびY軸線に対する第2の表面の向きを維持するのにより適している。これの背景は、ベアリングギャップが非閉塞領域24A、24B、24Cである3つの独立した圧力領域に仕切られていることである。 The embodiments of FIGS. 3 and 4 provide the same motion and support capabilities as the embodiments of FIGS. 1 and 2, but the embodiments of FIGS. It differs in that it can provide better support for tilting of the second surface with respect to the surface. Therefore, it is better suited to maintain the orientation of the second surface with respect to the X and Y axes. The background to this is that the bearing gap is partitioned into three independent pressure zones, non-blocking zones 24A, 24B, 24C.

圧力供給源は、異なる非閉塞領域に独立した圧力を提供するよう構成されてもよい。異なる圧力を制御するために、制御ユニット101が提供されてもよい。また、センサ102が提供されてもよい。センサは、異なる非閉塞領域のための圧力センサを含んでもよい。センサ102は、入口開口18内または入口開口18に配置されてもよい。圧力差がある場合、制御ユニット101は、圧力平衡状態を回復するために、入口開口18の1つへの流れを増加させてもよい。また、位置センサまたは方位センサが設けられてもよい。第2の表面が傾斜する場合、傾斜はセンサによって感知されてもよく、かつ非閉塞領域の1つ以上における圧力の増加が、制御ユニット101によってもたらされてもよく、その結果、傾斜の反転と、第1の表面および第2の表面の再整列が行われる。 The pressure source may be configured to provide independent pressures to different non-occluded regions. A control unit 101 may be provided to control the different pressures. A sensor 102 may also be provided. The sensors may include pressure sensors for different non-occluded areas. The sensor 102 may be positioned within or at the entrance opening 18 . If there is a pressure differential, the control unit 101 may increase flow to one of the inlet openings 18 to restore pressure equilibrium. A position or orientation sensor may also be provided. If the second surface tilts, the tilt may be sensed by the sensor and an increase in pressure in one or more of the non-occluded areas may be effected by the control unit 101, resulting in a reversal of the tilt. and realignment of the first surface and the second surface occurs.

ベアリングデバイスは、2つの独立した方向X、Yにおける移動を可能にし、第3の方向Zにおける支持を提供してもよい。ベアリングデバイスは、Z軸線の周りでの回転を可能にし、かつX軸線およびY軸線の周りでの回転を防止してもよい。 The bearing device allows movement in two independent directions X, Y and may provide support in a third direction Z. The bearing device may allow rotation about the Z axis and prevent rotation about the X and Y axes.

当業者であれば、この実施形態が拡張されてもよいことおよび閉塞領域に包囲された多数の非閉塞領域を備えてもよいことを理解するであろう。図3および図4のベアリングデバイスは円形形状を有するが、正方形または長方形の形状もしくは直線的な形状などの異なる全体形状を有することも可能である。ベアリングデバイスはかなりのサイズを有し、3つ以上の非閉塞領域を有してもよい。 Those skilled in the art will appreciate that this embodiment may be extended and include multiple non-occluded regions surrounded by occluded regions. 3 and 4 have a circular shape, it is also possible to have different overall shapes such as square or rectangular shapes or rectilinear shapes. The bearing device is of considerable size and may have three or more non-obstructing regions.

図14を参照すると、ベアリングデバイスがリニアベアリングデバイスである変形例が示される。非閉塞領域24A、24B、24C、24Dなどは、例えばX軸線に沿って直線構造で配置され、かつX軸線のみに沿う第1の表面に対する第2の表面の移動を可能にする一方で、Z方向において第2の表面を支持し、かつY方向におけるガイド面などの別の手段を介して支持する。異なる非閉塞領域24はまた、Y軸線の周りでの第1の表面に対する第2の表面の傾斜に対する支持を提供し、かつX軸線の周りでの傾斜に対する支持も提供してもよい。別のガイドが、Z軸線周りでの回転に対する支持を提供してもよい。 Referring to Figure 14, a variant is shown in which the bearing device is a linear bearing device. The non-occluded regions 24A, 24B, 24C, 24D, etc. are arranged in a linear configuration, for example along the X axis, and allow movement of the second surface relative to the first surface along the X axis only, while the Z Support the second surface in the direction and via another means such as a guide surface in the Y direction. The different non-occluded regions 24 also provide support for tilting of the second surface relative to the first surface about the Y-axis and may also provide support for tilting about the X-axis. Another guide may provide support for rotation about the Z-axis.

非閉塞領域24は、正方形または長方形の形状を有するが、異なる形状が可能である。 The non-obstructing area 24 has a square or rectangular shape, although different shapes are possible.

図15を参照すると、図15Aの変形例は、平坦表面をカバーするように拡張されてもよく、このベアリングデバイスは、複数の非閉塞領域24の多数の列130を有する。そうした実施形態では、ベアリングデバイスは、Z軸線周りでのX方向およびY方向の両方における相対運動を可能にする一方で、X軸線およびY軸線周りでの傾斜を防止する。全体形状は正方形または長方形として示されるが、円形であっても、もしくは異なる形状を有してもよい。 Referring to FIG. 15, the variation of FIG. 15A may be extended to cover flat surfaces, with this bearing device having multiple rows 130 of multiple unobstructed regions 24 . In such embodiments, the bearing device prevents tilting about the X and Y axes while allowing relative motion in both the X and Y directions about the Z axis. The overall shape is shown as square or rectangular, but may be circular or have different shapes.

図5、図6、および図7を参照すると、図4および図5の実施形態の変形が示されている。その変形例では、活性装置20は、図2の変形例と同様に、第1の表面を形成する材料の層の下に配置されている。これによって、完全に均一な(つまり滑らかな)第1の表面がもたらされ、製造プロセスが容易となる。付加的な利点は、ベアリングの脆弱性が小さくかつ摩耗および裂けに対する耐性が高いことである。図6では、閉塞領域22A、22B、22Cおよび非閉塞領域24A、24B、24Cは、活性装置20A、20Bおよび20Cが第1の表面12の下に配置されるため視認できないので、破線で示されている。 5, 6 and 7, a variation of the embodiment of FIGS. 4 and 5 is shown. In that variant, the active device 20 is arranged below the layer of material forming the first surface, similar to the variant of FIG. This provides a perfectly uniform (ie smooth) first surface, facilitating the manufacturing process. An additional advantage is that the bearing is less brittle and more resistant to wear and tear. In FIG. 6, the occlusive regions 22A, 22B, 22C and the non-occluded regions 24A, 24B, 24C are shown in dashed lines because they are not visible due to the active devices 20A, 20B and 20C being positioned below the first surface 12. ing.

ジャーナルベアリング
図8を参照すると、本発明の別の変形例が示されており、当該変形例において、ベアリングデバイスは、ラジアルベアリングとも称されるジャーナルベアリングである。図8は、ジャーナルベアリングデバイスの外側部分を示している。内側部分は、明確にするために図示されないシャフトであってもよい。外側部分は、第1の表面として画定される内面12を有する。シャフトは、第2の表面を形成する外面を有する。ベアリングギャップは、内面12と外面との間に画定される。ベアリングデバイスは主回転軸線30を有する。第1の表面12および第2の表面は円筒形であり、かつ主回転軸線30周りに延在する。
Journal Bearings Referring to FIG. 8, another variant of the invention is shown, in which the bearing device is a journal bearing, also called radial bearing. Figure 8 shows the outer part of the journal bearing device. The inner part may be a shaft, not shown for clarity. The outer portion has an inner surface 12 defined as a first surface. The shaft has an outer surface forming a second surface. A bearing gap is defined between the inner surface 12 and the outer surface. The bearing device has a main axis of rotation 30 . The first surface 12 and the second surface are cylindrical and extend about a primary axis of rotation 30 .

別の実施形態では、ベアリングデバイスは円錐形であってもよく、そうした変形例では、第1の表面および第2の表面も円錐形である。 In another embodiment, the bearing device may be conical, and in such variations the first and second surfaces are also conical.

ベアリングデバイスは、複数の、特に5つの非閉塞領域24A、24B、24C、24D、24Eを備える。5との数は、異なる非閉塞領域における圧力を独立して制御することによって半径方向軸線Y、Z周りでの軸線の傾斜をサポートできる点において利点を有する。なお5以外の数も可能である。各非閉塞領域は、閉塞領域22A、22B、22C、22D、22Eによって包囲されている。 The bearing device comprises a plurality, in particular five non-obstructing areas 24A, 24B, 24C, 24D, 24E. A number of 5 has the advantage that axial tilting about the radial axes Y, Z can be supported by independently controlling the pressure in the different non-occluded regions. Note that numbers other than 5 are also possible. Each non-occluded area is surrounded by an occluded area 22A, 22B, 22C, 22D, 22E.

各閉塞領域は、所定の軸線方向距離D1にわたって延在する第1の軸線方向部分A1および第2の軸線方向部分A2と、所定の円周方向距離D2にわたって延在する第1の円周方向部分C1および第2の円周方向部分C2と、を備える。各閉塞領域は、第1および第2の軸線方向部分と第1および第2の円周方向部分を相互接続する4つの角部32を備える。これは、閉塞領域22Dのみに関して図示されるが、他の閉塞領域についても同様であることは明らかである。 Each occluded region has a first axial portion A1 and a second axial portion A2 extending a predetermined axial distance D1 and a first circumferential portion extending a predetermined circumferential distance D2. C1 and a second circumferential portion C2. Each occlusion region comprises four corners 32 interconnecting the first and second axial portions and the first and second circumferential portions. Although this is illustrated only for the occlusion area 22D, it is clear that the same is true for the other occlusion areas.

ベアリングデバイスが円錐形である場合、閉塞領域と非閉塞領域が先細形状になるという違いがあるが、同様の構成が適用されてもよい。 If the bearing device is conical, a similar configuration may apply, with the difference being that the occlusive and non-occluded areas are tapered.

一実施形態では、制御ユニット101が提供されてもよく、かつ半径方向軸線Y、Z周りでの軸線の傾斜を感知するためにセンサ102が提供されてもよい。制御ユニットは、非閉塞領域内側の圧力を個別に制御するために、加圧流体の供給源にまたは加圧流体供給源から入口まで延在する導管内の制御バルブに、連結されてもよい。付加的または代替的に、内面に対するシャフトの位置および/または向きを測定するセンサが設けられてもよく、制御ユニットは、内面に対するシャフトの位置および/または向きを制御するために個々の非閉塞領域内の圧力を制御するよう構成されてもよい。 In one embodiment, a control unit 101 may be provided and sensors 102 may be provided to sense axial tilt about the radial axes Y,Z. The control unit may be connected to a source of pressurized fluid or to a control valve in a conduit extending from the source of pressurized fluid to the inlet to individually control the pressure inside the non-occluded region. Additionally or alternatively, sensors may be provided to measure the position and/or orientation of the shaft with respect to the inner surface, and the control unit controls the individual unoccluded regions to control the position and/or orientation of the shaft with respect to the inner surface. It may be configured to control the pressure within.

スラストベアリング
図9Aを参照すると、本発明に基づくスラストベアリングデバイスが図示されている。スラストベアリングは、軸線方向における負荷を担持するよう構成されており、アキシャルベアリングと呼ばれることがある。第1の表面12の1つのみが図示される。
Thrust Bearing Referring to Figure 9A, a thrust bearing device according to the present invention is illustrated. Thrust bearings are configured to carry loads in the axial direction and are sometimes referred to as axial bearings. Only one of the first surfaces 12 is shown.

第1の表面12および第2の表面は環状であり、ベアリングの主回転軸線30周りに延在している。主回転軸線30は、第1の表面12および第2の表面に直交するよう延在している。 The first surface 12 and the second surface are annular and extend about the main axis of rotation 30 of the bearing. A primary axis of rotation 30 extends orthogonally to the first surface 12 and the second surface.

ベアリングデバイス10は、外周ベアリング端部26Aと内周ベアリング端部26Bとを備えている。ベアリングデバイスは、円周方向に延在しかつ外側閉塞領域22Aを画定する少なくとも1つの外側活性装置20Aを備えており、外側活性装置20Aは、少なくとも1つの非閉塞領域24から外周ベアリング端部26Aへの潤滑剤の流れを抑制する。 Bearing device 10 includes an outer bearing end 26A and an inner bearing end 26B. The bearing device includes at least one outer active device 20A extending circumferentially and defining an outer closed region 22A, the outer active device 20A extending from at least one non-occluded region 24 to an outer peripheral bearing edge 26A. inhibit the flow of lubricant to

ベアリングデバイスは、円周方向に延在しかつ内側閉塞領域22Bを画定する少なくとも1つの内側活性装置20Bを備えており、内側活性装置20Bは、少なくとも1つの非閉塞領域24から内周ベアリング端部26Bへの潤滑剤の流れを抑制する。 The bearing device includes at least one inner active device 20B extending circumferentially and defining an inner closed region 22B, the inner active device 20B extending from at least one non-occluded region 24 to an inner peripheral bearing edge. inhibit the flow of lubricant to 26B;

少なくとも1つの非閉塞領域24は、環状であり、かつ内側閉塞領域と外側閉塞領域との間に配置される。 At least one non-occluded region 24 is annular and disposed between the inner occlusive region and the outer occlusive region.

ベアリングデバイスは、第1の表面12に複数の供給入口18を備える。この実施形態は静圧ベアリングデバイスであり、当該ベアリングデバイスでは、負荷を担持して第1の表面と第2の表面との間の接触を防止するのに必要な圧力が、静圧によって作り出される。円周方向閉塞領域22A、22Bは、潤滑剤がベアリングギャップ端部26A、26Bを介して環状非閉塞領域から出るのを阻止する。 The bearing device comprises a plurality of feed inlets 18 on the first surface 12 . This embodiment is a hydrostatic bearing device in which hydrostatic pressure creates the pressure necessary to carry the load and prevent contact between the first and second surfaces. . Circumferentially blocked areas 22A, 22B prevent lubricant from exiting the annular unblocked area through bearing gap ends 26A, 26B.

複数の非閉塞領域を有するスラストベアリング
図9Bを参照すると、別の実施形態では、スラストベアリングデバイスは、複数の非閉塞領域24A、24B、24C、特に3つの非閉塞領域を有してもよく、これら非閉塞領域は、主回転軸線30周りにおいて円周方向に間隔をあけて配置される。各非閉塞領域24A、24B、24Cは入口18を有する。各閉塞領域は、
- 内側ベアリングギャップ端部の一部に沿って延在する内周セクション(33A)と、
- 外側ベアリングギャップ端部の一部に沿って延在する外周セクション(33B)と、
- 所定の半径方向距離(Dr)にわたって延在しかつ内周セクションと外周セクションを相互接続する第1の半径方向部分(29A)および第2の半径方向部分(29B)と、
を備える。この実施形態では、非閉塞領域は、弓形状を有する。この実施形態は、異なる非閉塞領域24における個々の圧力制御を可能にする。
Thrust Bearing with Multiple Unobstructed Areas Referring to FIG. 9B, in another embodiment the thrust bearing device may have multiple unobstructed areas 24A, 24B, 24C, in particular three unobstructed areas, These non-occluded regions are circumferentially spaced about the main axis of rotation 30 . Each unobstructed area 24A, 24B, 24C has an inlet 18. As shown in FIG. Each occluded region is
- an inner peripheral section (33A) extending along part of the inner bearing gap edge;
- a peripheral section (33B) extending along part of the outer bearing gap edge;
- a first radial portion (29A) and a second radial portion (29B) extending over a predetermined radial distance (Dr) and interconnecting the inner and outer peripheral sections;
Prepare. In this embodiment, the non-obstructing area has an arcuate shape. This embodiment allows individual pressure control in different non-occluded regions 24 .

動圧ベアリング
図10Aを参照すると、ベアリングデバイスが動圧ベアリングデバイスとして構成されている別の実施形態が図示されている。ベアリングデバイスは、第1のベアリング表面12と第2のベアリング表面とを有するが、第2のベアリング表面は第1のベアリング表面12をより良く表示するために図示されていない。第2のベアリング表面は第1のベアリング表面に面している。第1および第2のベアリング表面は、主回転軸線30周りで互いに対して回転するよう構成されている。第1および第2のベアリング表面は平坦かつ環状であり、主回転軸線30に直交するよう延在している。
Hydrodynamic Bearing Referring to FIG. 10A, another embodiment is illustrated in which the bearing device is configured as a hydrodynamic bearing device. The bearing device has a first bearing surface 12 and a second bearing surface, although the second bearing surface is not shown in order to better show the first bearing surface 12 . The second bearing surface faces the first bearing surface. The first and second bearing surfaces are configured to rotate relative to each other about a primary axis of rotation 30 . The first and second bearing surfaces are flat and annular and extend perpendicular to the main axis of rotation 30 .

ベアリングギャップは、第1のベアリング表面と第2のベアリング表面との間に画定される。第1および第2のベアリング表面は滑らかであり、表面テクスチャリングがない。ベアリングギャップ16は、ベアリングギャップの高さの急激な変化がない。ベアリングギャップは潤滑剤が充填されており、潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、もしくは温度依存性粘度を有する潤滑剤である。 A bearing gap is defined between the first bearing surface and the second bearing surface. The first and second bearing surfaces are smooth and free of surface texturing. The bearing gap 16 is free of abrupt changes in the height of the bearing gap. The bearing gap is filled with a lubricant, the lubricant being a magnetorheological or electrorheological liquid or a lubricant with a temperature dependent viscosity.

複数の活性装置20が、第1の(または第2の)のベアリング表面12に埋め込まれており、かつ複数の閉塞領域22内の潤滑剤の粘度を局所的に増加させるよう構成されている。これの効果は、ベアリングギャップを通る潤滑剤の流れが各閉塞領域22で阻止されることである。 A plurality of active devices 20 are embedded in the first (or second) bearing surface 12 and configured to locally increase the viscosity of the lubricant within the plurality of occlusion regions 22 . The effect of this is that lubricant flow through the bearing gap is blocked at each blockage area 22 .

ベアリングデバイスは、潤滑剤の流れが阻止されない複数の非閉塞領域24を備える。円周方向において、閉塞領域と非閉塞領域とが交互に設けられており、各非閉塞領域24は、2つの閉塞領域22の間に配置される。 The bearing device comprises a plurality of unobstructed areas 24 through which lubricant flow is unobstructed. Circumferentially alternating occlusive and non-occluded areas, each non-occluded area 24 being located between two occlusive areas 22 .

閉塞領域の効果は、閉塞領域22に対する潤滑剤の(矢印で示される)流れ方向34を考慮した場合に、閉塞領域の上流にある非閉塞領域24において顕著となる。例えば、閉塞領域22Jの効果は、閉塞領域22Jの上流に配置された非閉塞領域24Jで感じられる。 The effect of the blocked area is pronounced in the non-blocked area 24 upstream of the blocked area when considering the flow direction 34 (indicated by the arrow) of the lubricant relative to the blocked area 22 . For example, the effect of an occlusive region 22J is felt at a non-occluded region 24J located upstream of the occlusive region 22J.

各閉塞領域は、湾曲形状または角のある形状である。各閉塞領域は、所定の半径距離Drにわたって延在しており、半径距離Drは、環状の第1または第2の表面の幅W1に等しくてもよい。 Each occluded region is curved or angular in shape. Each occluded region extends over a predetermined radial distance Dr, which may be equal to the width W1 of the annular first or second surface.

角のある形状の場合、図10Aに示されるヘリンボーンパターンが有利であることが見いだされた。ヘリンボーンパターンは、溝の形態の表面テクスチャリングを有する動圧ベアリングから公知となっている。これらのベアリングでは、ヘリンボーンパターンは表面テクスチャリングによって作られる。これは非常に正確な機械加工を必要とする。結果として生じるベアリングは、摩耗および裂けに非常に敏感である。第1の表面と第2の表面との間の接触の結果としての表面テクスチャの破損は、ベアリングデバイスの機能不良を容易に引き起こす可能性がある。本発明は、この点において重要な利点を提供する。 For angular shapes, the herringbone pattern shown in FIG. 10A has been found to be advantageous. Herringbone patterns are known from hydrodynamic bearings with surface texturing in the form of grooves. In these bearings the herringbone pattern is created by surface texturing. This requires very precise machining. The resulting bearings are very sensitive to wear and tear. Damage to the surface texture as a result of contact between the first and second surfaces can easily cause malfunction of the bearing device. The present invention provides important advantages in this respect.

湾曲形状または角のある形状は、下流へ向けて方向付けられた頂部36を画定する。閉塞領域は、第1および第2の表面が互いに対して移動する場合に、閉塞領域内の粘度を局所的に増加させて各閉塞領域を横切る潤滑剤の流れを阻止することによって、各閉塞領域の上流に配置された非閉塞領域24において、かつ特に各頂部36のすぐ上流に配置された各閉塞領域24のピーク領域38において、ベアリングギャップ内の潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されている。 The curved or angular shape defines a downstream oriented apex 36 . The occlusive area is configured to prevent lubricant flow across each occlusive area by locally increasing viscosity within the occlusive area when the first and second surfaces move relative to each other. and particularly in the peak region 38 of each blocked region 24 located immediately upstream of each crest 36, to cause a local increase in lubricant pressure in the bearing gap. It is configured.

閉塞領域24の湾曲形状または角のある形状によって、潤滑剤は、図9において矢印40によって示されるように、ピーク領域へ向けて半径方向に付勢される。閉塞領域22の左側42および右側43は、潤滑剤をピーク領域に向けて付勢する。より詳細には、潤滑剤の流れはピーク領域38である程度収縮し、ピーク領域38において潤滑剤のより高い動圧をもたらす。明らかなことに、湾曲形状も同様に機能する。別の実施形態では、頂部36は開放されていてもよく、構成領域の単独の左側42と構成領域の単独の右側43とをもたらす。この左側および右側はさらに、ずらして配置されてもよい。これは、閉塞領域の左側が右側に対して傾斜され、さらに半径方向に対しても傾斜されているため、依然として角のある形状と見なされる。 The curved or angular shape of the closed region 24 urges the lubricant radially toward the peak region, as indicated by arrows 40 in FIG. The left side 42 and right side 43 of the closed area 22 urge the lubricant towards the peak area. More specifically, the lubricant flow contracts somewhat in the peak region 38 resulting in a higher dynamic pressure of the lubricant in the peak region 38 . Obviously, a curved shape would work as well. In another embodiment, the top 36 may be open, resulting in a single left side 42 of component area and a single right side 43 of component area. The left and right sides may also be staggered. This is still considered an angular shape because the left side of the occluded area is tilted with respect to the right side and also with respect to the radial direction.

各頂部36は、第1の表面12の中央領域に配置されており、頂部38は、特に、内側ベアリング端部26Bから所定の距離(A1)をおいて配置されており、距離(A1)は、第1の表面12または第2の表面の幅(W1)の30パーセントから70パーセント、より具体的には40パーセントから60パーセントである。 Each apex 36 is located in a central region of the first surface 12 and the apex 38 is particularly located a predetermined distance (A1) from the inner bearing end 26B, the distance (A1) being , between 30 and 70 percent of the width (W1) of the first surface 12 or the second surface, more specifically between 40 and 60 percent.

閉塞領域は、図10Aに示すようにV字形状(ヘリンボーン構成)を有してもよく、あるいはU字形状を有してもよい。 The occlusive region may have a V-shape (herringbone configuration) as shown in FIG. 10A, or it may have a U-shape.

図10Bを参照すると、動圧ベアリングデバイス10の直線的な変形例が示されている。直線的な変形例は、図10Aの環状変形例とほぼ同じように機能する。 Referring to FIG. 10B, a linear variation of hydrodynamic bearing device 10 is shown. The linear variation works much the same as the circular variation of FIG. 10A.

図11を参照すると、活性装置20によって画定される閉塞領域22が第1または第2の表面の周囲に間隔をあけて配置されかつ主軸線30の方向において所定の軸線方向距離(Da)にわたって延在する動圧ジャーナルベアリングが示されている。閉塞領域は湾曲されるかまたは角のあるものとなっている。湾曲形状の場合、その曲率は懸垂線、放物線形状、おおむねU字の形状、または異なる曲率であってもよい。角のある形状の場合、閉塞領域は単一の角度付き頂部(V形状)を有してもよく、あるいは複数の角度、例えば3つの角度(または角部)を有してもよく、1つの中心角が頂部と左右の角度とを規定する。 Referring to FIG. 11, occluded regions 22 defined by active devices 20 are spaced around the first or second surface and extend a predetermined axial distance (Da) in the direction of major axis 30 . An existing hydrodynamic journal bearing is shown. The occluded area is curved or angled. In the case of a curved shape, the curvature may be catenary, parabolic, generally U-shaped, or of different curvature. In the case of an angled shape, the occluded region may have a single angled apex (V shape), or it may have multiple angles, for example three angles (or corners), and one The central angle defines the top and left and right angles.

図12を参照すると、本発明の別の実施形態が示されており、これは動圧ジャーナルベアリングデバイス10である。ベアリングデバイスは、第1の表面12を有する円筒形ベアリング部材13を備えており、当該第1の表面12は、内側に面しておりかつシャフトの周りに延在する。シャフトは、外側に面する第2の表面を備える。シャフトは、第1の表面12をより明確に示すために、図12には図示されない。 Referring to FIG. 12, another embodiment of the invention is shown, which is a hydrodynamic journal bearing device 10. As shown in FIG. The bearing device comprises a cylindrical bearing member 13 having a first surface 12 facing inwardly and extending around the shaft. The shaft has a second surface facing outward. The shaft is not shown in FIG. 12 in order to show the first surface 12 more clearly.

動圧ジャーナルベアリングデバイスは所定のベアリング長さ(L1)を有する。ベアリングデバイスは、ベアリングギャップを有し、かつ第1のベアリングギャップ端部26Aと反対側の第2のベアリングギャップ端部26Bとを有する。第1のベアリングギャップ端部26Aおよび第2のベアリングギャップ端部26Bは、対向する第1および第2のベアリング端部40A、40Bに配置される。 A hydrodynamic journal bearing device has a predetermined bearing length (L1). The bearing device has a bearing gap and has a first bearing gap end 26A and an opposite second bearing gap end 26B. The first bearing gap end 26A and the second bearing gap end 26B are located at opposing first and second bearing ends 40A, 40B.

ベアリングギャップは、内向きの第1のベアリング表面と外向きの第2のベアリング表面との間に存在する。第1の表面12および第2の表面は滑らかでありかつ連続的である。ベアリングギャップは潤滑剤が充填される。潤滑剤は、磁気粘性液体、電気粘性液体、または温度依存性粘度を有する潤滑剤である。 A bearing gap exists between the first inwardly facing bearing surface and the second outwardly facing bearing surface. The first surface 12 and the second surface are smooth and continuous. The bearing gap is filled with lubricant. The lubricant is a magneto-rheological liquid, an electro-rheological liquid, or a lubricant with a temperature-dependent viscosity.

少なくとも第1の活性装置20Aおよび第2の活性装置20Bは、第1または第2の表面に埋め込まれており、かつベアリングギャップにおける第1および第2の閉塞領域22A、22B内の潤滑剤の粘度を局所的に増加させるよう構成される。第1および第2の活性装置は、稼働された場合、第1および第2の閉塞領域内の潤滑剤の粘度を増加させ、潤滑剤が第1および第2の閉塞領域を越えて流出するのを阻止する。 At least the first active device 20A and the second active device 20B are embedded in the first or second surface and the viscosity of the lubricant within the first and second closed regions 22A, 22B in the bearing gap is configured to locally increase The first and second active devices, when activated, increase the viscosity of the lubricant within the first and second occlusion areas to prevent the lubricant from flowing beyond the first and second occlusion areas. prevent

第1の表面12および第2の表面は、山部およびパッドの形態の表面テクスチャリングがなく、滑らかでありかつ連続的であり、ベアリングギャップの高さの急激な変化を伴わない。ベアリングギャップは、潤滑剤の流れが阻止されない少なくとも1つの非閉塞領域24を備える。 The first surface 12 and the second surface are smooth and continuous without surface texturing in the form of ridges and pads, without abrupt changes in bearing gap height. The bearing gap comprises at least one unobstructed area 24 through which lubricant flow is unobstructed.

第1および第2のベアリングギャップ端部26A、26Bは環状であり、シャフトの周りに延在しており、かつ長手方向ベアリング軸線30に直交する平面内に延在する。 The first and second bearing gap ends 26A, 26B are annular and extend around the shaft and in a plane perpendicular to the longitudinal bearing axis 30. As shown in FIG.

第1および第2の閉塞領域22A、22Bは、リング形状であり、かつジャーナルベアリングの両端部40A、40Bに配置される。非閉塞領域24は、第1の閉塞領域22Aと第2の閉塞領域22Bとの間に配置される。 The first and second closure regions 22A, 22B are ring-shaped and located at opposite ends 40A, 40B of the journal bearing. A non-occlusive region 24 is positioned between the first occlusive region 22A and the second occlusive region 22B.

第1の閉塞領域22Aは、潤滑剤が第1のベアリングギャップ端部26Aに到達するのを阻止し、第2の閉塞領域22Bは、潤滑剤が第2のベアリングギャップ端部26Bに到達するのを阻止する。第1の閉塞領域22Aおよび第2の閉塞領域22Bはともに、潤滑剤が非閉塞領域24から流出することおよびベアリングギャップ端部26A、26Bを通ってベアリングギャップから流出することを阻止する。 The first blocked area 22A prevents lubricant from reaching the first bearing gap end 26A and the second blocked area 22B prevents lubricant from reaching the second bearing gap end 26B. prevent Together, the first blocked area 22A and the second blocked area 22B prevent lubricant from flowing out of the non-blocking area 24 and out of the bearing gap through the bearing gap ends 26A, 26B.

ほとんどの動圧ジャーナルベアリングと同様に、ベアリングギャップの高さは円周方向において変化することがある。軸線が円筒形ベアリング部材13と整列される場合、ベアリングギャップの高さは軸線方向において一定となる。しかしながら、実際には、軸線にかかる負荷の結果として、小さなずれが発生することがある。 As with most hydrodynamic journal bearings, the height of the bearing gap may vary circumferentially. When the axis is aligned with the cylindrical bearing member 13, the height of the bearing gap is constant in the axial direction. In practice, however, small deviations may occur as a result of loads on the axis.

ベアリングは長さL1を有しており、各閉塞領域は幅Wozを有する。各閉塞領域の幅Wozは、ベアリングの長さL1の10パーセント未満である。これは、ベアリングの長さの少なくとも80パーセントを形成する非閉塞領域24をもたらす。 The bearing has a length L1 and each occlusion area has a width Woz. The width Woz of each occlusion region is less than 10 percent of the bearing length L1. This results in an unobstructed region 24 forming at least 80 percent of the length of the bearing.

図13Aを参照すると、シャフト50を備える駆動アセンブリ100が図示されており、シャフトは、少なくとも1つのベアリングデバイス10、特に本発明に基づく3つのベアリングデバイス10によって支持されている。 Referring to Figure 13A, a drive assembly 100 comprising a shaft 50 is shown supported by at least one bearing device 10, in particular three bearing devices 10 according to the invention.

シャフトは、第1のジャーナルベアリングデバイス10Aおよび第2のジャーナルベアリングデバイス10Bと、軸線方向Xにおける支持を提供する第3のスラストベアリングデバイス10Cとによって支持されており、第1および第2のベアリングデバイスは、ジャーナルベアリングデバイスであり、かつ半径方向Y、Zにおける支持を提供する。 The shaft is supported by a first journal bearing device 10A and a second journal bearing device 10B and a third thrust bearing device 10C providing support in the axial direction X, the first and second bearing devices are journal bearing devices and provide support in radial directions Y, Z;

駆動アセンブリは、さまざまな用途で使用されてもよい。 Drive assemblies may be used in a variety of applications.

図13Bを参照すると、1つの用途において、駆動アセンブリ100は船舶104に搭載されて使用され、船舶104は、船体106、エンジン108、プロペラ110、およびエンジンをプロペラに接続する駆動アセンブリ100を備える。 Referring to FIG. 13B, in one application, drive assembly 100 is used on board a watercraft 104, which includes hull 106, engine 108, propeller 110, and drive assembly 100 connecting the engine to the propeller.

シャフトは、第1のジャーナルベアリングデバイス10Aおよび第2のジャーナルベアリングデバイス10Bによって、かつ軸線方向Xにおける支持を提供する第3のスラストベアリングデバイスによって、支持されており、第1および第2のジャーナルベアリングデバイスは、2つの独立した半径方向Y、Zにおける支持を提供する。 The shaft is supported by a first journal bearing device 10A and a second journal bearing device 10B and by a third thrust bearing device providing support in the axial direction X, the first and second journal bearings The device provides support in two independent radial directions Y, Z.

エンジンは、ギアボックス112、船外シール114および船内シール115をさらに備える。シール114、115は、海水116の侵入を防止する。エンジン108およびギアボックス112は、エンジンルーム118内に配置され、かつ1つ以上のブルヘッド120によって船舶の内部容積の残りから分離されてもよい。シャフト50は、一般的に、船尾管122内に配置される。船尾管122とシャフト50との間の環状空間124は、オイルを充填されてもよい。 The engine further comprises gearbox 112 , outboard seal 114 and inboard seal 115 . Seals 114 , 115 prevent ingress of seawater 116 . The engine 108 and gearbox 112 are located within an engine room 118 and may be separated from the rest of the vessel's interior volume by one or more bullheads 120 . Shaft 50 is generally disposed within stern tube 122 . The annular space 124 between the stern tube 122 and the shaft 50 may be filled with oil.

さらなる実施形態
図16および図17を参照すると、別の実施形態が示されている。1つ以上の活性装置20は、一次活性装置と称される。ベアリングデバイスは、電磁石または永久磁石もしくは電気活性装置あるいは加熱要素である1つ以上の反活性装置44をさらに備える。反活性装置は、非閉塞領域24の少なくとも一部において一次活性装置20によって作り出された磁界または電界を打ち消すために、あるいは非閉塞領域におけるまたは非閉塞領域の少なくとも一部において潤滑剤を加熱するために、反対向きの磁界または電界を作り出す。
Further Embodiments Referring to Figures 16 and 17, another embodiment is shown. One or more active devices 20 are referred to as primary active devices. The bearing device further comprises one or more reactive devices 44, which may be electromagnets or permanent magnets or electroactive devices or heating elements. The counteractive device is used to counteract the magnetic or electric field created by the primary active device 20 in at least a portion of the non-occluded region 24 or to heat the lubricant in or in at least a portion of the non-occluded region. creates a magnetic or electric field in the opposite direction.

この実施形態では、一次活性装置20は、入口18周りに延在するコイルである。コイルは、主軸線30を有する。反活性装置44もまた、入口18周りに延在するコイルであり、当該コイルは同じ主軸線30を有する。(コイルの軸線30に平行に延在する)X方向に見た場合に、一次活性装置20および反活性装置44は同心円を形成する。 In this embodiment, primary active device 20 is a coil extending around inlet 18 . The coil has a main axis 30 . The deactivator 44 is also a coil extending around the inlet 18 and having the same main axis 30 . When viewed in the X direction (extending parallel to the coil axis 30), the primary activator 20 and the deactivator 44 form concentric circles.

反作動装置44は、非閉塞領域の一部に作用し、その部分は、耐閉塞領域46と称される。非閉塞領域24は、一次活性装置または反活性装置の影響下にない非影響領域48をさらに備えており、少なくとも1つの耐閉塞領域が、閉塞領域に隣接して当該閉塞領域と非影響領域との間に配置される。 The counter-actuator 44 acts on a portion of the non-occluded area, which is referred to as the anti-occluded area 46 . The non-occluded regions 24 further include a non-affected region 48 not under the influence of the primary active device or the counter-active device, and at least one anti-occlusion region is adjacent to the occlusion region and separates the occlusion region and the non-affected region. is placed between

活性装置20は電磁石である。そのベアリングデバイスは、電磁界を増大させるよう構成される少なくとも1つの受動的な強磁性部材60をさらに備える。 Active device 20 is an electromagnet. The bearing device further comprises at least one passive ferromagnetic member 60 configured to increase the electromagnetic field.

コイル20、44は、第1の表面12の下および材料層28の下に配置されている。コイルの端部62は、第1の表面12から所定の距離(Dc)をおいて配置されており、第1の表面12の下にはコイルが配置される。少なくとも1つの強磁性部材は、コイル内に配置される内側部材64と、コイルの外側に配置される外側部材66とを備える。内側部材64および外側部材66はそれぞれ、第1の表面12へ向けてコイルの端部62を越えて延在する内側突起65および外側突起67を備えており、開口70が、内側突起と外側突起との間に設けられる。開口70の上方におけるベアリングギャップ16の領域は、閉塞領域22である。少なくとも1つの閉塞領域22は、少なくとも1つの非閉塞領域24を完全に包囲している。 Coils 20 , 44 are positioned below first surface 12 and below material layer 28 . The ends 62 of the coil are positioned a predetermined distance (Dc) from the first surface 12 and the coil is positioned below the first surface 12 . The at least one ferromagnetic member comprises an inner member 64 located within the coil and an outer member 66 located outside the coil. Inner member 64 and outer member 66 each have an inner projection 65 and an outer projection 67 extending beyond coil end 62 toward first surface 12, and opening 70 defines the inner and outer projections. provided between The area of bearing gap 16 above opening 70 is closed area 22 . At least one occluded region 22 completely surrounds at least one non-occluded region 24 .

非閉塞領域内に閉塞領域を備える実施形態
図18、図19および図20を参照すると、内側閉塞領域22Mを包囲する非閉塞領域24を有する本発明に基づく静圧ベアリングデバイスの実施形態が示されている。非閉塞領域24はまた、外側の環状閉塞領域22によって包囲されている。
Embodiments with Blocked Regions Within Non-Occluded Regions Referring to Figures 18, 19 and 20, there is shown an embodiment of a hydrostatic bearing device according to the present invention having a non-occluded region 24 surrounding an inner blocked region 22M. ing. The unoccluded region 24 is also surrounded by an outer annular occlusive region 22 .

内側閉塞領域22Mは、第1の表面12に直交する方向において互いに対して移動する2つのベアリング表面に生じることがある振動(または共振)を減衰させるという有益な効果を有する。ベアリング表面が互いへ向けて移動する場合、いわゆる「スクイーズ流れ」が生成される。スクイーズ流れは、内側閉塞領域22Mから非閉塞領域24へ、かつ非閉塞領域24から閉塞領域22を通ってベアリングギャップ端部26へ、そしてベアリングギャップから外方への潤滑剤の流れである。 The inner closed region 22M has the beneficial effect of damping vibrations (or resonances) that may occur in the two bearing surfaces that move relative to each other in a direction perpendicular to the first surface 12 . When the bearing surfaces move towards each other, a so-called "squeeze flow" is created. Squeeze flow is the flow of lubricant from the inner closed area 22M to the non-closed area 24 and from the non-closed area 24 through the closed area 22 to the bearing gap end 26 and out of the bearing gap.

スクイーズ流れ自体は、ベアリングデバイスの分野で公知となっている。しかしながら、この実施形態では、中央閉塞領域22Mにおけるベアリングギャップ内の潤滑剤は、粘度が増加される(またはスリップ角が増加する)。その結果、スクイーズ流れが妨げられ、ベアリングギャップから絞り出される潤滑剤が少なくなる。その結果、振動または共振のより良い減衰がもたらされる。 Squeeze flow per se is well known in the field of bearing devices. However, in this embodiment, the lubricant in the bearing gap at central closed region 22M has increased viscosity (or increased slip angle). As a result, squeeze flow is impeded and less lubricant is squeezed out of the bearing gap. This results in better damping of vibrations or resonances.

図21、図22、図23を参照すると、傾動パッド80を備える動圧ベアリングデバイスの実施形態が示されている。傾動パッドを備えるベアリングデバイスは公知である。傾動パッドは、ピボット軸線84を規定するヒンジ82を介してベアリングデバイスの外側部分に接続されている。傾動パッドは、例えば球状ヒンジを介して、互いに対して直角に延在する2つのピボット軸線周りで枢軸回動可能であると考えられる。 Referring to Figures 21, 22 and 23, an embodiment of a hydrodynamic bearing device comprising a tilt pad 80 is shown. Bearing devices with tilting pads are known. The tilt pad is connected to the outer portion of the bearing device via a hinge 82 defining a pivot axis 84 . It is conceivable that the tilt pad is pivotable about two pivot axes extending at right angles to each other, for example via a spherical hinge.

この実施形態では、第1の表面12に対する潤滑剤の流れの方向が、矢印34で示されている。閉塞領域22の形状は、図10A、図10B、および図11の実施形態に関して説明したものと同じであるが、傾動パッドがおおむね正方形または長方形であるという違いがある。傾動パッドの閉塞領域22はU字形状を有してもよい。U字形状の閉塞領域は、傾動パッドの3つの側面88に沿って延在している。閉塞領域は、V字形状などの角のある形態を有してもよく、あるいは湾曲形態を有してもよい。また、単一の傾動パッドに複数の閉塞領域が並んで設けられてもよい。 In this embodiment, the direction of lubricant flow relative to the first surface 12 is indicated by arrows 34 . The shape of the occluded area 22 is the same as described with respect to the embodiment of Figures 10A, 10B and 11, with the difference that the tilt pad is generally square or rectangular. The obturating area 22 of the tilt pad may have a U-shape. The U-shaped closure area extends along three sides 88 of the tilt pad. The occluded region may have an angular form, such as a V-shape, or may have a curved form. Also, a single tilt pad may be provided with a plurality of occlusion areas side by side.

矢印34は、第1の表面に対する潤滑剤の流れの方向を示すだけでなく、第1の表面に対する第2の表面の移動方向も示す。 Arrow 34 not only indicates the direction of lubricant flow relative to the first surface, but also the direction of movement of the second surface relative to the first surface.

閉塞領域22は、U字形状の「底部」である頂部36を有する。頂部36のすぐ上流において、ピーク領域38が非閉塞領域に形成される。ピーク領域38では、潤滑剤の圧力が最大値に達する。 The occluded region 22 has a U-shaped "bottom" top 36 . Immediately upstream of the apex 36, a peak region 38 is formed in the non-occluded region. In peak region 38, the lubricant pressure reaches a maximum value.

1つのみの傾動パッド80が図示されているが、完成したベアリングデバイスでは、回転軸線周りに間隔をあけて配置される複数の傾動パッドが存在することは明らかであろう。例えば、3、4、6、または8個の傾動パッドが設けられてもよいが、異なる数も可能である。傾動パッドの第1の表面12は平坦であってもよいが、傾動パッドについて公知のように湾曲していても、特に凹形であってもよい。 Although only one tilt pad 80 is shown, it will be apparent that in a completed bearing device there will be multiple tilt pads spaced about the axis of rotation. For example, 3, 4, 6, or 8 tilt pads may be provided, although different numbers are possible. The first surface 12 of the tilt pad may be flat, but it may also be curved, as is known for tilt pads, or in particular concave.

スラストベアリングの場合、傾動パッドはリング形状の一部の形状を有してもよい。これら傾動パッドは、ともに、リング形状を形成する。 In the case of a thrust bearing, the tilt pad may have the shape of a ring-shaped portion. These tilt pads together form a ring shape.

当業者は、2つの隣接する傾動パッドの間には一般的に非支持領域(つまり非支持ギャップ)が存在することを理解するであろう。本明細書の目的上、これらの非支持領域はベアリングギャップの一部とは見なされない。第1および第2の表面の特徴的な均一性は、傾動パッドの個別の第1の表面セクションに適用される。「表面テクスチャリングのない」および「ベアリングギャップの高さの急激な変化がない」との特徴は、傾動パッドによって形成される個別のセクションにも適用される。 Those skilled in the art will appreciate that there is generally a non-supported area (ie, a non-supported gap) between two adjacent tilt pads. For the purposes of this specification, these unsupported areas are not considered part of the bearing gap. The characteristic uniformity of the first and second surfaces applies to separate first surface sections of the tilt pad. The features "no surface texturing" and "no abrupt changes in bearing gap height" also apply to the individual sections formed by the tilt pads.

傾動パッドは、正確に正方形または長方形である必要はない。台形形状も可能である。傾動パッド80は、丸みをおびた角を有してもよい。 The tilt pad need not be exactly square or rectangular. A trapezoidal shape is also possible. The tilt pad 80 may have rounded corners.

必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が本明細書に開示されている。しかしながら、開示される実施形態は、本発明の単なる例示であり、様々な形態で実施できることを理解されたい。したがって、本明細書で開示される特定の構造および機能の詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎として、かつ本発明を事実上任意の適切な詳述された構造で様々に使用するように当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。さらに、本明細書で使用される用語および表現は、限定することを意図するものではなく、むしろ本発明の理解可能な説明を提供することを意図している。 As required, detailed embodiments of the present invention are disclosed herein. However, it should be understood that the disclosed embodiments are merely exemplary of the invention, which may be embodied in various forms. Therefore, specific structural and functional details disclosed herein are not to be construed as limitations, but merely as a basis for the claims and the present invention to virtually any suitable detailed description. It should be construed as a representative basis for teaching those skilled in the art to use the various constructions. Moreover, the terms and expressions used herein are not intended to be limiting, but rather to provide an understandable description of the invention.

「a」または「an」との用語は、本明細書で使用される場合、1つまたは複数として規定される。「複数」との用語は、本明細書で使用される場合、2つまたは2つ以上として規定される。「別の」との用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも2番目以降として規定される。「含む」および/または「有する」との用語は、本明細書で使用される場合、備える(すなわち他の要素またはステップを除外しないオープンな言葉)として規定される。請求項中の参照符号は、特許請求の範囲または本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。 The terms "a" or "an," as used herein, are defined as one or more. The term "plurality", as used herein, is defined as two or more. The term "another", as used herein, is defined as at least a second and subsequent. The terms "including" and/or "having," as used herein, are defined as comprising (ie, open language that does not exclude other elements or steps). Any reference signs in the claims shall not be construed as limiting the scope of the claims or the invention.

特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。 The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage.

10 ベアリングデバイス
12 第1の表面
12A、12B、12C 第1の表面セクション
14 第2の表面
16 ベアリングギャップ
18 供給入口
20 活性装置
22、22A、22B、22C、22D、22E 閉塞領域
24、24A、24B、24C、24D、24E 非閉塞領域
25 流路
26 ベアリングギャップ端部
26A 外周ベアリング端部
26B 内周ベアリング端部
28 材料層
30 主回転軸線
32 角部
36 頂部
38 ピーク領域
40 第2のベアリング端部
42 左セクション
43 右セクション
44 反活性装置
46 耐閉塞領域
48 非影響領域
50 シャフト
60 強磁性部材
62 コイルの端部
64 内側部材
65 内側突起
66 外側部材
67 外側突起
70 開口
80 傾動パッド
100 駆動アセンブリ
101 制御ユニット
102 センサ
104 船舶
106 船体
108 エンジン
110 プロペラ
112 ギアボックス
114 船外シール
114 シール
115 船内シール
115 シール
10 Bearing Device 12 First Surface 12A, 12B, 12C First Surface Section 14 Second Surface 16 Bearing Gap 18 Feed Inlet 20 Active Device 22, 22A, 22B, 22C, 22D, 22E Closure Area 24, 24A, 24B , 24C, 24D, 24E unblocked area 25 flow path 26 bearing gap end 26A outer bearing edge 26B inner bearing edge 28 material layer 30 main axis of rotation 32 corner 36 apex 38 peak area 40 second bearing edge 42 left section 43 right section 44 counter-activation device 46 anti-occlusion region 48 non-affected region 50 shaft 60 ferromagnetic member 62 end of coil 64 inner member 65 inner protrusion 66 outer member 67 outer protrusion 70 aperture 80 tilt pad 100 drive assembly 101 Control Unit 102 Sensor 104 Vessel 106 Hull 108 Engine 110 Propeller 112 Gearbox 114 Outboard Seal 114 Seal 115 Inboard Seal 115 Seal

Claims (42)

ベアリングデバイス(10)であって、
- 互いに対して移動可能でありかつ互いに面する第1の表面(12)および第2の表面(14)であって、前記第1の表面および前記第2の表面は、潤滑剤が充填されたベアリングギャップ(16)によって離間されており、前記潤滑剤は、磁気粘性液体もしくは電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、第1の表面および第2の表面と、
- 前記第1の表面または前記第2の表面における1つ以上の供給入口(18)であって、前記供給入口のそれぞれは、加圧液体供給源から前記ベアリングギャップ(16)へ前記潤滑剤を供給するよう構成された、供給入口と、
- 前記第1の表面または前記第2の表面に埋め込まれた1つ以上の活性装置(20)であって、前記ベアリングギャップにおける少なくとも1つの閉塞領域(22)内で前記潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは前記潤滑剤のスリップ速度を局所的に低下させるよう構成され、それによって前記閉塞領域内の前記ベアリングギャップを通る前記潤滑剤の流れを局所的に阻止する、1つ以上の活性装置と、
を備えており、
前記ベアリングギャップは、前記潤滑剤の流れが阻止されない少なくとも1つの非閉塞領域(24)を備えており、前記非閉塞領域のそれぞれは、関連する前記供給入口(18)を包囲しており、
前記ベアリングギャップを通る前記潤滑剤の流路が画定されており、前記流路は、少なくとも1つの前記供給入口(18)で始まり、少なくとも1つの前記非閉塞領域(24)に沿って延在し、前記閉塞領域を横断し、かつベアリングギャップ端部(26)で終端しており、
前記第1の表面(12)および前記第2の表面(14)は、特に山部およびパッドの形態の、表面テクスチャリングがなく、滑らかで連続的であり、かつ前記ベアリングギャップの高さの急激な変化を伴わず、
少なくとも1つの前記閉塞領域(22)は、それ自体によってまたは他の閉塞領域と協働して、少なくとも1つの前記非閉塞領域(24)を取り囲み、
前記閉塞領域で増加された粘度または低下されたスリップ速度を有する前記潤滑剤は、前記流路の閉塞物として機能し、かつそれ自体でまたは他の閉塞領域において粘度が増加されるかまたはスリップ速度が低下された潤滑剤と協働して、前記潤滑剤が前記非閉塞領域から流出すること、および前記ベアリングギャップ端部を通って前記ベアリングギャップから流出することを阻止し、それによって、前記非閉塞領域内の前記潤滑剤の圧力を、前記ベアリングデバイスにかかる負荷を担持するのに十分なレベルまで高め、同時に前記第1の表面と前記第2の表面との間の接触を防止することを特徴とするベアリングデバイス。
A bearing device (10) comprising:
- a first surface (12) and a second surface (14) movable relative to each other and facing each other, said first surface and said second surface being filled with a lubricant; A first surface separated by a bearing gap (16) and wherein the lubricant is a magnetorheological or electrorheological liquid, a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a lubricant with a controllable slip velocity. and a second surface;
- one or more feed inlets (18) in said first surface or said second surface, each of said feed inlets directing said lubricant from a pressurized liquid supply to said bearing gap (16); a feed inlet configured to feed;
- one or more active devices (20) embedded in said first surface or said second surface to localize the viscosity of said lubricant within at least one closed area (22) in said bearing gap; configured to globally increase or locally reduce the slip velocity of the lubricant, thereby locally blocking flow of the lubricant through the bearing gap within the blockage region. an active device;
and
said bearing gap comprising at least one unobstructed area (24) in which said lubricant flow is unimpeded, each said unobstructed area surrounding said associated feed inlet (18);
A flow path for said lubricant through said bearing gap is defined, said flow path beginning at said at least one feed inlet (18) and extending along said at least one unobstructed area (24). , traverses the closure area and terminates at a bearing gap end (26);
Said first surface (12) and said second surface (14) are free of surface texturing, particularly in the form of ridges and pads, smooth and continuous, and are free from abrupt changes in the height of said bearing gap. without significant changes
at least one said occlusive region (22) by itself or in cooperation with other occlusive regions surrounds at least one said non-occluded region (24);
The lubricant with increased viscosity or reduced slip velocity at the clogged area acts as a blockage in the flow path and has increased viscosity or slip velocity by itself or at other clogged areas. cooperates with the reduced lubricant to prevent said lubricant from flowing out of said non-blocking area and out of said bearing gap through said bearing gap end, thereby increasing the pressure of the lubricant within the occlusion area to a level sufficient to carry the load on the bearing device while preventing contact between the first surface and the second surface; A bearing device characterized by:
前記活性装置(20)は、磁界を作り出す電磁石もしくは永久磁石である、または電界を作り出すために帯電可能な電気活性装置であり、あるいは前記活性装置は、少なくとも1つの前記閉塞領域内の前記潤滑剤を冷却するよう構成された冷却要素であることを特徴とする請求項1に記載のベアリングデバイス。 Said active device (20) is an electromagnet or permanent magnet that creates a magnetic field, or an electro-active device that can be charged to create an electric field, or said active device comprises said lubricant in at least one of said occlusion regions. 2. A bearing device according to claim 1, characterized in that it is a cooling element arranged to cool the それぞれの前記供給入口(18)を各々が有する複数の非閉塞領域(24A、24B、24C)、特に3つの非閉塞領域と、複数の閉塞領域(22A、22B、22C)と、を備えており、
前記閉塞領域それぞれが、前記閉塞領域に関連付けられる前記非閉塞領域を包囲し、かつ関連付けられた前記非閉塞領域から前記潤滑剤が流出するのを阻止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のベアリングデバイス。
comprising a plurality of unobstructed areas (24A, 24B, 24C), in particular three unobstructed areas and a plurality of obstructed areas (22A, 22B, 22C) each having a respective said feed inlet (18); ,
1 or claim 2, wherein each of said occlusion areas surrounds said non-occlusion area associated with said occlusion area and prevents said lubricant from escaping said associated non-occlusion area. 2. The bearing device according to 2.
前記非閉塞領域は、パイ形状、円形、正方形、長方形、三角形、例えば六角形などの多角形、楕円形、またはこれらの形状の組み合わせであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 4. Any of claims 1 to 3, wherein the non-occluded area is pie-shaped, circular, square, rectangular, triangular, polygonal, e.g. hexagonal, elliptical, or a combination of these shapes. or a bearing device according to claim 1. 前記第1の表面(12)および前記第2の表面(14)は、円筒形または円錐形であり、かつ主回転軸線(30)周りに延在していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 from claim 1, characterized in that said first surface (12) and said second surface (14) are cylindrical or conical and extend about a principal axis of rotation (30) 5. A bearing device according to any one of claims 4. 前記第1の表面および前記第2の表面は、円筒形または円錐形であり、
前記ベアリングデバイスは、複数の非閉塞領域(24A、24B、24C、24D、24E)を備えており、前記非閉塞領域のそれぞれは、閉塞領域(22A、22B、22C、22D、22E)によって包囲されており、
前記閉塞領域のそれぞれは、所定の軸線方向距離(D1)にわたって延在する第1の軸線方向部分(A1)および第2の軸線方向部分(A2)と、所定の円周方向距離(D2)にわたって延在する第1の円周方向部分(C1)および第2の円周方向部分(C2)と、を備えており、
前記閉塞領域のそれぞれは、前記第1の軸線方向部分および前記第2の軸線方向部分と前記第1の円周方向部分および前記第2の円周方向部分とを相互接続する4つの角部(32)を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。
the first surface and the second surface are cylindrical or conical;
The bearing device comprises a plurality of non-occluded areas (24A, 24B, 24C, 24D, 24E) each surrounded by an occlusive area (22A, 22B, 22C, 22D, 22E). and
Each of said closed regions has a first axial portion (A1) and a second axial portion (A2) extending over a predetermined axial distance (D1) and a a first circumferential portion (C1) and a second circumferential portion (C2) extending;
Each of said closed areas has four corners interconnecting said first and second axial portions and said first and second circumferential portions ( 32).
少なくとも、リング形状の第1の閉塞領域(22A)と、リング形状の第2の閉塞領域(22B)と、を備えており、
前記第1の閉塞領域(22A)は、円筒形または円錐形ベアリングの第1の端部(40A)に配置され、
前記第2の閉塞領域(22B)は、前記円筒形または円錐形ベアリングの反対側の第2の端部(40B)に配置されており、
前記非閉塞領域は、前記第1の閉塞領域と前記第2の閉塞領域との間に設けられており、
前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域は、前記潤滑剤が前記非閉塞領域からかつ前記ベアリングギャップ端部を介して円筒形または円錐形ベアリングギャップから流出するのを阻止するシールとして機能することを特徴とする請求項5に記載のベアリングデバイス。
comprising at least a ring-shaped first occlusion area (22A) and a ring-shaped second occlusion area (22B);
said first closed area (22A) is located at a first end (40A) of a cylindrical or conical bearing;
said second closed area (22B) is located at the opposite second end (40B) of said cylindrical or conical bearing;
The non-occlusive area is provided between the first occlusive area and the second occlusive area,
The first closed area and the second closed area act as seals to prevent the lubricant from exiting the non-closed area and out of the cylindrical or conical bearing gap through the bearing gap end. 6. A bearing device according to claim 5, characterized in that:
前記第1の表面(12)および前記第2の表面(14)は球状であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 A bearing device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said first surface (12) and said second surface (14) are spherical. 前記第1の表面(12)および前記第2の表面(14)は平坦であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 A bearing device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said first surface (12) and said second surface (14) are flat. 軸線方向における荷重を担持するよう構成されるスラストベアリングであり、
前記第1の表面および前記第2の表面は、環状であり、かつ前記ベアリングデバイスの主回転軸線(30)周りに延在しており、
前記主回転軸線(30)は、前記第1の表面および前記第2の表面に直交するよう延在しており、前記ベアリングデバイスは、外周ベアリング端部(26A)と内周ベアリング端部(26B)とを備えており、前記ベアリングデバイスは、少なくとも1つの前記非閉塞領域から前記外周ベアリング端部(26A)への前記潤滑剤の流れを阻止する少なくとも1つの外側閉塞領域(22A)と、少なくとも1つの前記非閉塞領域から前記内周ベアリング端部(26B)への前記潤滑剤の流れを阻止する少なくとも1つの内側閉塞領域(22B)と、を備えており、
少なくとも1つの前記非閉塞領域(24)は、前記内側閉塞領域と前記外側閉塞領域との間に配置されることを特徴とする請求項9に記載のベアリングデバイス。
A thrust bearing configured to carry an axial load,
said first surface and said second surface being annular and extending about a main axis of rotation (30) of said bearing device;
Said main axis of rotation (30) extends perpendicular to said first surface and said second surface and said bearing device comprises an outer bearing end (26A) and an inner bearing end (26B). ), said bearing device comprising at least one outer closed area (22A) for blocking the flow of said lubricant from said at least one unclosed area to said peripheral bearing end (26A); at least one inner obstructed area (22B) that prevents the flow of said lubricant from said one unobstructed area to said inner peripheral bearing end (26B);
10. A bearing device according to claim 9, characterized in that at least one non-blocking region (24) is arranged between the inner blocking region and the outer blocking region.
前記第1の表面および前記第2の表面は平坦または球状であり、前記ベアリングデバイスは、外側ベアリングギャップ端部(26)と、前記潤滑剤が前記外側ベアリングギャップ端部を通って前記ベアリングギャップから流出することを阻止する環状閉塞領域(22)によって取り囲まれた非閉塞領域(24)と、のみを備えることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4、請求項8または請求項9に記載のベアリングデバイス。 Said first surface and said second surface are flat or spherical and said bearing device comprises an outer bearing gap end (26) and said lubricant flows from said bearing gap through said outer bearing gap end. 1, 2, 4, 8 or claim 1, 2, 4, 8 or claim 1, characterized in that it comprises an unobstructed area (24) surrounded by an annular obturated area (22) preventing outflow. 9. The bearing device according to 9. 内側閉塞領域を包囲する少なくとも1つの外側閉塞領域を備えることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 12. A bearing device according to any one of the preceding claims, comprising at least one outer closure region surrounding an inner closure region. 1つ以上の前記活性装置(20)は一次活性装置と称されており、
前記ベアリングデバイスは、電磁石または永久磁石もしくは電気活性装置あるいは加熱要素である1つ以上の反活性装置(44)をさらに備えており、
前記反活性装置は、前記非閉塞領域の少なくとも一部において前記一次活性装置によって作り出された磁界または電界を打ち消すための逆磁界または逆電界を作り出すか、または前記非閉塞領域または前記非閉塞領域の少なくとも一部において前記潤滑剤を加熱するための加熱要素であることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。
one or more of said active devices (20) are referred to as primary active devices,
The bearing device further comprises one or more reactive devices (44), which may be electromagnets or permanent magnets or electroactive devices or heating elements,
The counter-active device creates a counter-magnetic or counter-electric field to counteract the magnetic or electric field produced by the primary active device in at least a portion of the non-occluded region, or 13. A bearing device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is a heating element for heating the lubricant at least in part.
前記反活性装置(44)は、前記非閉塞領域の一部に作用し、
当該部分は、耐閉塞領域と称されており、
前記非閉塞領域は、前記一次活性装置または前記反活性装置の影響下にない非影響領域(48)をさらに備えており、
少なくとも1つの前記耐閉塞領域(46)は、前記閉塞領域(24)に隣接して前記閉塞領域と前記非影響領域との間に配置されていることを特徴とする請求項13に記載のベアリングデバイス。
said counteractive device (44) acts on a portion of said non-occluded area;
This portion is called an anti-occlusion area,
said non-occluded region further comprising a non-affected region (48) not under the influence of said primary active device or said counter-active device;
14. Bearing according to claim 13, characterized in that at least one anti-obstruction area (46) is arranged adjacent to the obturator area (24) between the obturator area and the non-affected area. device.
前記活性装置は電磁石であり、前記ベアリングデバイスは、電磁界を増大するよう構成される少なくとも1つの受動的な強磁性部材(60)をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 15. The apparatus of claims 1-14, wherein the active device is an electromagnet and the bearing device further comprises at least one passive ferromagnetic member (60) configured to increase the electromagnetic field. A bearing device according to any one of the preceding clauses. 電磁活性装置は、主回転軸線(30)を有するコイルであり、前記コイルは、前記第1の表面(12)または前記第2の表面(14)の下に配置されており、前記コイルの端部(62)は、下に前記コイルが配置される前記表面から所定の距離(Dc)をおいて配置されており、
少なくとも1つの前記強磁性部材は、前記コイルの内側に配置される内側部材(64)と、前記コイルの外側に配置される外側部材(66)と、を備えており、
前記内側部材および前記外側部材はそれぞれ、前記コイルの前記端部を越えて前記第1の表面または前記第2の表面へ向けて延在する内側突起(65)および外側突起(67)を備えており、
前記内側突起と前記外側突起との間には開口(70)が設けられていることを特徴とする請求項15に記載のベアリングデバイス。
The electromagnetically active device is a coil having a primary axis of rotation (30), said coil being disposed below said first surface (12) or said second surface (14), the ends of said coil a portion (62) is positioned at a predetermined distance (Dc) from said surface under which said coil is positioned;
the at least one ferromagnetic member comprises an inner member (64) positioned inside the coil and an outer member (66) positioned outside the coil;
The inner and outer members each comprise an inner projection (65) and an outer projection (67) extending beyond the ends of the coil towards the first surface or the second surface. cage,
16. Bearing device according to claim 15, characterized in that an opening (70) is provided between the inner projection and the outer projection.
前記ベアリングデバイスには、ボールまたは円筒形ローラー要素などのローラー要素がないことを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 17. A bearing device according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing device is free of roller elements, such as ball or cylindrical roller elements. 1つ以上の前記活性装置は、少なくとも1つの前記活性装置をカバーしかつ前記第1の表面または前記第2の表面を形成する材料の層(28)の下に位置されることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 One or more of said active devices are characterized in that they are located under a layer (28) of material covering at least one of said active devices and forming said first surface or said second surface. 18. A bearing device according to any one of claims 1-17. 前記閉塞領域は、所定の線に沿って互いに隣接して配置される複数の前記活性装置によって画定されることを特徴とする請求項1から請求項18のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 19. A bearing device as claimed in any one of the preceding claims, wherein the closed area is defined by a plurality of the active devices arranged adjacent to each other along a predetermined line. 前記ベアリングギャップは、前記供給入口と前記ベアリングギャップ端部との間に均等な高さを有することを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のベアリングデバイス。 20. A bearing device according to any preceding claim, wherein the bearing gap has a uniform height between the feed inlet and the bearing gap end. 動圧ベアリングデバイス(10)であって、
- 第1のベアリング表面(12)と、
- 前記第1のベアリング表面(12)に面する第2のベアリング表面(14)と、
を備えており、
前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面は、主回転軸線(30)周りで互いに対して回転するよう構成されており、
前記動圧ベアリングデバイスは、
- 前記第1のベアリング表面と前記第2のベアリング表面との間に画定されるベアリングギャップ(16)であって、前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面は、滑らかでありかつ表面テクスチャリングがなく、前記ベアリングギャップには、前記ベアリングギャップの高さの急激な変化がなく、前記ベアリングギャップには、潤滑剤が充填されており、前記潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、ベアリングギャップ(16)と、
- 前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面に埋め込まれた複数の活性装置(20)であって、複数の閉塞領域(22)において前記潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは前記スリップ速度を局所的に低下させるよう構成されており、それによって、前記閉塞領域のそれぞれにおいて前記ベアリングギャップを通る前記潤滑剤の流れが阻止される、複数の活性装置と、
- 前記潤滑剤の流れが阻止されない複数の非閉塞領域(24)であって、前記第1のベアリング表面と前記第2のベアリング表面との間の相対移動方向において、前記閉塞領域および前記非閉塞領域が交互に設けられており、前記非閉塞領域のそれぞれは、関連付けられた前記閉塞領域の上流に配置される、複数の非閉塞領域と、
を備えており、
前記閉塞領域のそれぞれは、湾曲形状または角のある形状を有しており、
前記湾曲形状または前記角のある形状は、下流へ向けて方向付けられた頂部(36)を画定し、
前記閉塞領域は、前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面が互いに対して移動する際に、前記閉塞領域において局所的に前記粘度を増加させるかまたは局所的に前記スリップ速度を低下させて前記閉塞領域のそれぞれを横切る前記潤滑剤の流れを阻止することによって、前記閉塞領域それぞれの上流に位置された前記非閉塞領域において、かつ特に前記頂部(36)それぞれのすぐ上流に位置されたピーク領域(38)において、前記ベアリングギャップ内の前記潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されていることを特徴とする動圧ベアリングデバイス。
A hydrodynamic bearing device (10) comprising:
- a first bearing surface (12);
- a second bearing surface (14) facing said first bearing surface (12);
and
said first bearing surface and said second bearing surface are configured to rotate relative to each other about a primary axis of rotation (30);
The hydrodynamic bearing device is
- a bearing gap (16) defined between said first bearing surface and said second bearing surface, said first bearing surface and said second bearing surface being smooth and surfaces; There is no texturing, the bearing gap is free of abrupt changes in height of the bearing gap, and the bearing gap is filled with a lubricant, the lubricant being a magneto-rheological liquid or an electro-rheological liquid. , a lubricant with a temperature dependent viscosity or a lubricant with a controllable slip velocity, the bearing gap (16);
- a plurality of active devices (20) embedded in said first bearing surface or said second bearing surface for locally increasing the viscosity of said lubricant in a plurality of occlusion areas (22); or a plurality of active devices configured to locally reduce the slip velocity, thereby inhibiting flow of the lubricant through the bearing gap at each of the blockage areas;
- a plurality of unobstructed areas (24) in which the flow of said lubricant is not impeded, said obstructed areas and said unobstructed areas in the direction of relative movement between said first bearing surface and said second bearing surface; a plurality of non-occluded regions, alternating regions, each of said non-occluded regions positioned upstream of the associated occlusive region;
and
each of the occluded regions has a curved shape or an angular shape;
said curved or angled shape defines a downstream oriented apex (36);
The occlusion area locally increases the viscosity or locally decreases the slip velocity at the occlusion area as the first bearing surface and the second bearing surface move relative to each other. by blocking the flow of said lubricant across each of said blocked areas by means of a A hydrodynamic bearing device, characterized in that it is arranged to cause a local increase in pressure of said lubricant in said bearing gap in a peak region (38).
前記閉塞領域のそれぞれは、半径方向に対して所定の角度で延在する左セクション(42)および右セクション(40)を備えており、前記左セクションおよび前記右セクションは、前記潤滑剤を前記ピーク領域(38)へ向けて方向付けることを特徴とする請求項21に記載の動圧ベアリングデバイス。 Each of said closed areas comprises a left section (42) and a right section (40) extending at an angle to the radial direction, said left section and said right section directing said lubricant to said peak. 22. A hydrodynamic bearing device according to claim 21, characterized in that it is oriented towards the area (38). 前記頂部のそれぞれが、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の中央領域に配置されており、
前記頂部(36)は、特に、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の内側ベアリング端部(26B)から所定の距離(A1)を置いて配置されており、
前記距離(A1)は、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の幅(W1)の30パーセントから70パーセント、より具体的には40パーセントから60パーセントであることを特徴とする請求項21または請求項22に記載の動圧ベアリングデバイス。
each of the apexes is located in a central region of the first bearing surface or the second bearing surface;
said apex (36) is in particular arranged at a predetermined distance (A1) from an inner bearing end (26B) of said first bearing surface or said second bearing surface,
Claim characterized in that said distance (A1) is between 30% and 70%, more particularly between 40% and 60% of the width (W1) of said first bearing surface or said second bearing surface. 23. A hydrodynamic bearing device according to claim 21 or claim 22.
スラストベアリングデバイスであり、
前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面は、平坦であり、かつ前記主回転軸線に直交するよう延在しており、
前記閉塞領域は、所定の半径方向の距離(Dr)にわたって延在することを特徴とする請求項21から請求項23のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。
is a thrust bearing device,
the first bearing surface and the second bearing surface are flat and extend perpendicular to the primary axis of rotation;
24. A hydrodynamic bearing device according to any one of claims 21 to 23, wherein said closed area extends over a predetermined radial distance (Dr).
前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面は、環状であり、かつ前記ベアリングギャップは環状であることを特徴とする請求項21から請求項24のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。 25. A hydrodynamic bearing according to any one of claims 21 to 24, wherein said first bearing surface and said second bearing surface are annular and said bearing gap is annular. device. 前記閉塞領域(22)は、V字形状またはU字形状を有することを特徴とする請求項21から請求項25のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。 26. A hydrodynamic bearing device according to any one of claims 21 to 25, characterized in that said closed area (22) has a V-shape or a U-shape. 前記動圧ベアリングデバイスは、傾動パッドベアリングデバイスであり、かつ傾斜可能な複数の傾動パッド(80)を備えており、
前記第1のベアリング表面(12)は、複数の第1の表面セクション(12A、12B、12C)を備えており、前記第1の表面セクション(12A、12B、12C)のそれぞれは、傾動パッドに関連付けられており、
前記ベアリングギャップは、複数のベアリングギャップセクションを備えており、前記ベアリングギャップセクションのそれぞれは傾動パッドに関連付けられており、
前記第1の表面セクションのそれぞれは、滑らかでありかつ表面テクスチャリングがなく、傾動パッドと反対側の前記第2のベアリング表面との間の前記ベアリングギャップセクションのそれぞれには、前記ベアリングギャップ(16)の高さの急激な変化がなく、
前記第1の表面セクションのそれぞれは、湾曲形状または角のある形状を有する閉塞領域(22)を備えており、
前記湾曲形状または角のある形状は、下流へ向けて方向付けられた頂部(36)を画定し、
前記閉塞領域は、前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面が互いに対して移動する際に、前記閉塞領域において局所的に前記粘度を増加させるかまたは局所的に前記スリップ速度を低下させて前記閉塞領域それぞれを横切る前記潤滑剤の流れを阻止することによって、前記閉塞領域それぞれの上流に位置された前記非閉塞領域(24)において、かつ特に前記頂部(36)それぞれのすぐ上流に位置されたピーク領域(38)において、前記ベアリングギャップ内の前記潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されていることを特徴とする請求項21から請求項26のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。
said hydrodynamic bearing device being a tilting pad bearing device and comprising a plurality of tiltable tilting pads (80);
Said first bearing surface (12) comprises a plurality of first surface sections (12A, 12B, 12C), each of said first surface sections (12A, 12B, 12C) being associated with a tilt pad. is associated with
said bearing gap comprising a plurality of bearing gap sections, each of said bearing gap sections being associated with a tilt pad;
Each of said first surface sections is smooth and free of surface texturing, and each of said bearing gap sections between a tilt pad and said opposite second bearing surface includes said bearing gap (16 ) without sudden changes in the height of
each of said first surface sections comprising an occluded area (22) having a curved or angular shape;
said curved or angular shape defines a downstream oriented apex (36);
The occlusion area locally increases the viscosity or locally decreases the slip velocity at the occlusion area as the first bearing surface and the second bearing surface move relative to each other. by blocking the flow of said lubricant across each of said blocked areas by means of a 27. The lubricant according to any one of claims 21 to 26, characterized in that it is arranged to cause a local increase in the pressure of the lubricant in the bearing gap in a peak region (38) which is rounded. hydrodynamic bearing device.
ベアリングは、ジャーナルベアリングまたはコニカルベアリングであり、
湾曲したまたは角のある前記閉塞領域は、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の周囲に間隔をあけて配置され、かつ所定の軸線方向距離(Da)にわたって延在していることを特徴とする請求項21から請求項23および請求項25から請求項27のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。
The bearings are journal bearings or conical bearings,
said curved or angled occlusive regions are spaced around said first bearing surface or said second bearing surface and extend a predetermined axial distance (Da); 28. A hydrodynamic bearing device according to any one of claims 21-23 and 25-27, characterized in that
動圧ジャーナルベアリングデバイスであって、
- シャフト周りに延在する円筒形ベアリング部材(13)であって、内側に面する第1の表面(12)を備える円筒形ベアリング部材(13)と、
- 外側に面する第2の表面(14)を備えるシャフト(50)と、
を備えており、
前記動圧ジャーナルベアリングデバイスは、所定のベアリング長さ(L1)を有しており、かつ第1のベアリング端部(40A)と反対側の第2のベアリング端部(40B)とを有しており、
前記動圧ジャーナルベアリングデバイスは、
- 前記第1の表面(12)と前記第2の表面(14)との間に存在するベアリングギャップ(16)であって、前記ベアリングギャップは、前記第1のベアリング端部における第1のベアリングギャップ端部(26A)と、前記第2のベアリング端部における第2のベアリングギャップ端部(26B)とを有し、前記第1の表面(12)および前記第2の表面(14)は滑らかでありかつ連続的であり、前記ベアリングギャップには潤滑剤が充填されており、前記潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、ベアリングギャップと、
- 前記第1の表面または前記第2の表面に埋め込まれた少なくとも第1の活性装置(20A)および第2の活性装置(20B)であって、前記ベアリングギャップにおける第1の閉塞領域(22A)および第2の閉塞領域(22B)で前記潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは前記スリップ速度を局所的に低下させるよう構成されており、前記第1の活性装置および前記第2の活性装置は、稼働された場合、前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域において前記潤滑剤の粘度を増加させるかまたは前記スリップ速度を低下させて、前記潤滑剤が前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域を横切って流出することを阻止する、第1の活性装置および第2の活性装置と、
を備えており、
前記第1の表面(12)および前記第2の表面(14)は、表面テクスチャリングがなく、滑らかでありかつ連続的であり、前記ベアリングギャップの高さの急激な変化を伴わず、
前記ベアリングギャップは、前記潤滑剤の流れが阻止されない少なくとも1つの非閉塞領域(24)を備えており、
前記第1のベアリングギャップ端部および前記第2のベアリングギャップ端部は環状であり、かつ前記シャフトの周りに延在しており、長手方向ベアリング軸線(30)に直交する平面内に延在しており、
前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域は、リング形状であり、かつ前記動圧ジャーナルベアリングデバイスの前記第1のベアリング端部(40A)および前記第2のベアリング端部(40B)の両方に配置されており、前記非閉塞領域は、前記第1の閉塞領域と前記第2の閉塞領域との間に配置されており、
前記第1の閉塞領域は、前記潤滑剤が前記第1のベアリングギャップ端部に到達することを阻止し、かつ前記第2の閉塞領域は、前記潤滑剤が前記第2のベアリングギャップ端部に到達することを阻止し、
前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域はともに、前記潤滑剤が前記非閉塞領域から流出することおよび前記第1のベアリングギャップ端部および前記第2のベアリングギャップ端部を通って前記ベアリングギャップから流出することを阻止することを特徴とする動圧ジャーナルベアリングデバイス。
A hydrodynamic journal bearing device comprising:
- a cylindrical bearing member (13) extending around the shaft, the cylindrical bearing member (13) comprising a first surface (12) facing inwardly;
- a shaft (50) comprising a second surface (14) facing outwards;
and
The hydrodynamic journal bearing device has a predetermined bearing length (L1) and has a first bearing end (40A) and an opposite second bearing end (40B). cage,
The hydrodynamic journal bearing device is
- a bearing gap (16) present between said first surface (12) and said second surface (14), said bearing gap being the first bearing at said first bearing end; said first surface (12) and said second surface (14) having a gap end (26A) and a second bearing gap end (26B) at said second bearing end, said first surface (12) and said second surface (14) being smooth; and continuous, the bearing gap being filled with a lubricant, the lubricant being a magnetorheological or electrorheological liquid, a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a controllable slip velocity a bearing gap, a lubricant comprising
- at least a first active device (20A) and a second active device (20B) embedded in said first surface or said second surface, wherein said first closed area (22A) in said bearing gap; and a second occlusion area (22B) configured to locally increase the viscosity of said lubricant or locally decrease said slip velocity, wherein said first active device and said second active device; The device, when activated, increases the viscosity of the lubricant or decreases the slip velocity in the first and second occlusion areas such that the lubricant is in the first occlusion area. and a first active device and a second active device that prevent outflow across said second occlusive region;
and
said first surface (12) and said second surface (14) are smooth and continuous without surface texturing, without abrupt changes in height of said bearing gap;
said bearing gap comprises at least one non-obstructed area (24) where flow of said lubricant is not impeded;
The first bearing gap end and the second bearing gap end are annular and extend around the shaft and extend in a plane orthogonal to the longitudinal bearing axis (30). and
The first closed area and the second closed area are ring-shaped and at the first bearing end (40A) and the second bearing end (40B) of the hydrodynamic journal bearing device. and wherein the non-occluded region is disposed between the first occlusive region and the second occlusive region;
The first blockage area prevents the lubricant from reaching the first bearing gap end and the second blockage area prevents the lubricant from reaching the second bearing gap end. prevent it from reaching
Both the first closed area and the second closed area allow the lubricant to flow out of the non-closed area and through the first bearing gap end and the second bearing gap end. A hydrodynamic journal bearing device, characterized in that it prevents outflow from a bearing gap.
前記ベアリングギャップの高さは円周方向において変化することを特徴とする請求項29に記載の動圧ジャーナルベアリングデバイス。 30. The hydrodynamic journal bearing device of claim 29, wherein the height of said bearing gap varies in the circumferential direction. 前記ベアリングギャップの高さは、軸線方向において一定であることを特徴とする請求項29または請求項30に記載の動圧ジャーナルベアリングデバイス。 31. A hydrodynamic journal bearing device according to claim 29 or 30, wherein the height of the bearing gap is constant in the axial direction. 前記動圧ジャーナルベアリングデバイスは、所定の長さ(L1)を有しており、
前記前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域のそれぞれは所定の幅(Woz)を有しており、
前記前記第1の閉塞領域および前記第2の閉塞領域のそれぞれの前記幅(Woz)は、前記長さ(L1)の10パーセント未満であることを特徴とする請求項29から請求項31のいずれか一項に記載の動圧ジャーナルベアリングデバイス。
The hydrodynamic journal bearing device has a predetermined length (L1),
Each of the first occlusion area and the second occlusion area has a predetermined width (Woz),
32. Any of claims 29 to 31, wherein the width (Woz) of each of the first occlusion area and the second occlusion area is less than ten percent of the length (Ll). or the hydrodynamic journal bearing device according to claim 1.
シャフト(50)を備える駆動アセンブリ(100)であって、
前記シャフトは、請求項1から請求項32のいずれか一項に記載の少なくとも1つのベアリングデバイスによって支持されていることを特徴とする駆動アセンブリ。
A drive assembly (100) comprising a shaft (50), comprising:
33. A drive assembly, wherein the shaft is supported by at least one bearing device according to any one of claims 1-32.
シャフトは、ジャーナルベアリングデバイスに関する限りにおいて請求項1から請求項32のいずれか一項に記載の第1のベアリングデバイス(10A)と、ジャーナルベアリングデバイスに関する限りにおいて請求項1から請求項32のいずれか一項に記載の第2のベアリングデバイス(10B)と、スラストベアリングデバイスに関する限りにおいて請求項1から請求項32のいずれか一項に記載の第3のベアリングデバイス(10C)と、によって支持されており、
第1のジャーナルベアリングデバイスおよび第2のジャーナルベアリングデバイスは、2つの独立した半径方向(Y、Z)において前記シャフトを位置決めしかつ前記シャフトのための支持を提供し、
第3のスラストベアリングデバイスは、軸線方向(X)において前記シャフトを位置決めしかつ前記シャフトのための支持を提供することを特徴とする請求項33に記載の駆動アセンブリ。
The shaft comprises a first bearing device (10A) according to any one of claims 1 to 32 as far as journal bearing devices are concerned and any one of claims 1 to 32 as far as journal bearing devices are concerned. supported by a second bearing device (10B) according to one claim and a third bearing device (10C) according to any one of claims 1 to 32 as far as thrust bearing devices are concerned cage,
a first journal bearing device and a second journal bearing device position and provide support for the shaft in two independent radial directions (Y, Z);
34. Drive assembly according to claim 33, wherein a third thrust bearing device positions and provides support for the shaft in the axial direction (X).
船体(106)と、エンジン(108)と、プロペラ(110)と、前記エンジンを前記プロペラに接続する請求項33または請求項34に記載の駆動アセンブリと、を備えることを特徴とする船舶。 35. A marine vessel comprising a hull (106), an engine (108), a propeller (110) and a drive assembly according to claim 33 or 34 connecting said engine to said propeller. 動圧ベアリングデバイス(10)であって、
- 第1のベアリング表面(12)と、
- 前記第1のベアリング表面(12)に面する第2のベアリング表面(14)と、
を備えており、
前記第1のベアリング表面(12)および前記第2のベアリング表面(14)は、主回転軸線(30)周りで互いに対して回転するよう構成されており、
前記動圧ベアリングデバイスは、
- 前記第1のベアリング表面と前記第2のベアリング表面との間に画定されるベアリングギャップ(16)であって、前記ベアリングギャップには、潤滑剤が充填されており、前記潤滑剤は、磁気粘性液体または電気粘性液体、温度依存性粘度を有する潤滑剤、または制御可能なスリップ速度を有する潤滑剤である、ベアリングギャップと、
- 前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面に埋め込まれた複数の活性装置(20)であって、複数の閉塞領域(22)において前記潤滑剤の粘度を局所的に増加させるかまたは前記スリップ速度を局所的に低下させるよう構成されており、それによって、前記閉塞領域(22)のそれぞれにおいて前記ベアリングギャップを通る前記潤滑剤の流れが阻止される、複数の活性装置と、
- 前記潤滑剤の流れが阻止されない複数の非閉塞領域(24)であって、前記第1のベアリング表面と前記第2のベアリング表面との間の相対移動方向において、前記閉塞領域および前記非閉塞領域が交互に設けられており、前記非閉塞領域のそれぞれは、関連付けられた前記閉塞領域の上流に配置される、複数の非閉塞領域と、
を備えており、
前記閉塞領域のそれぞれは、湾曲形状または角のある形状を有しており、前記湾曲形状または前記角のある形状は、下流へ向けて方向付けられた頂部(36)を画定し、前記閉塞領域は、前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面が互いに対して移動する際に、前記閉塞領域において局所的に前記粘度を増加させるかまたは局所的に前記スリップ速度を低下させて前記閉塞領域のそれぞれを横切る前記潤滑剤の流れを阻止することによって、前記閉塞領域のそれぞれの上流に配置された前記非閉塞領域において、かつ特に前記頂部(36)のそれぞれのすぐ上流に配置されたピーク領域(38)において、前記ベアリングギャップ内の前記潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されており、
前記動圧ベアリングデバイスは、傾動パッドベアリングデバイスであり、かつ傾斜可能な複数の傾動パッド(80)を備えており、前記第1のベアリング表面(12)は、複数の第1の表面セクション(12A、12B、12C)を備えており、前記第1の表面セクションのそれぞれは、傾動パッドに関連付けられ、前記ベアリングギャップは、複数のベアリングギャップセクションを備えており、前記ベアリングギャップセクションのそれぞれは傾動パッドに関連付けられており、
前記第1の表面セクションのそれぞれは滑らかでありかつ表面テクスチャリングがなく、傾動パッドと反対側の前記第2のベアリング表面との間の個々の前記ベアリングギャップセクションには前記ベアリングギャップの高さの急激な変化がなく、
前記第1の表面セクションのそれぞれは、湾曲形状または角のある形状を有する閉塞領域(22)を備えており、前記湾曲形状または角のある形状は、下流へ向けて方向付けられた頂部(36)を画定し、前記閉塞領域は、前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面が互いに対して移動する際に、前記閉塞領域において局所的に前記粘度を増加させるかまたは局所的に前記スリップ速度を低下させて前記閉塞領域のそれぞれを横切る前記潤滑剤の流れを阻止することによって、前記閉塞領域のそれぞれの上流に位置された前記非閉塞領域(24)において、かつ特に前記頂部(36)のそれぞれのすぐ上流に位置されたピーク領域(38)において、前記ベアリングギャップ(16)内の前記潤滑剤の圧力の局所的な上昇を引き起こすよう構成されていることを特徴とする動圧ベアリングデバイス。
A hydrodynamic bearing device (10) comprising:
- a first bearing surface (12);
- a second bearing surface (14) facing said first bearing surface (12);
and
said first bearing surface (12) and said second bearing surface (14) are configured to rotate relative to each other about a primary axis of rotation (30);
The hydrodynamic bearing device is
- a bearing gap (16) defined between said first bearing surface and said second bearing surface, said bearing gap being filled with a lubricant, said lubricant being magnetically a bearing gap that is a viscous or electro-viscous liquid, a lubricant with a temperature dependent viscosity, or a lubricant with a controllable slip velocity;
- a plurality of active devices (20) embedded in said first bearing surface or said second bearing surface for locally increasing the viscosity of said lubricant in a plurality of occlusion areas (22); or a plurality of active devices configured to locally reduce the slip velocity, thereby inhibiting flow of the lubricant through the bearing gap in each of the blockage areas (22);
- a plurality of unobstructed areas (24) in which the flow of said lubricant is not impeded, said obstructed areas and said unobstructed areas in the direction of relative movement between said first bearing surface and said second bearing surface; a plurality of non-occluded regions, alternating regions, each of said non-occluded regions positioned upstream of the associated occlusive region;
and
Each of said occlusion regions has a curved or angled shape, said curved or angled shape defining a downstream oriented apex (36), said occlusion region locally increases the viscosity or locally decreases the slip velocity in the occlusion region to close the occlusion when the first bearing surface and the second bearing surface move relative to each other. A peak located in said non-occluded area located upstream of each of said closed areas and in particular immediately upstream of each of said crests (36) by blocking the flow of said lubricant across each of said areas. configured to cause a localized increase in pressure of the lubricant within the bearing gap in a region (38);
Said hydrodynamic bearing device is a tilting pad bearing device and comprises a plurality of tiltable tilting pads (80), said first bearing surface (12) comprising a plurality of first surface sections (12A , 12B, 12C), each of said first surface sections being associated with a tilt pad, said bearing gap comprising a plurality of bearing gap sections, each of said bearing gap sections being associated with a tilt pad is associated with
Each of the first surface sections is smooth and free of surface texturing, and each of the bearing gap sections between the tilt pad and the opposite second bearing surface has a height of the bearing gap. without abrupt changes
Each of said first surface sections comprises an occluded area (22) having a curved or angled shape, said curved or angled shape having a downstream directed apex (36). ), the occlusion area locally increasing the viscosity in the occlusion area or locally the By reducing the slip velocity and preventing the flow of the lubricant across each of the blocked regions, the non-blocked regions (24) located upstream of each of the blocked regions, and particularly the apex (36). ) is configured to cause a local increase in pressure of said lubricant in said bearing gap (16) in a peak region (38) located immediately upstream of each of said bearing gaps (16). device.
前記閉塞領域のそれぞれは、半径方向に対して所定の角度で延在する左セクション(42)および右セクション(40)を備えており、
前記左セクションおよび前記右セクションは、前記ピーク領域(38)へ向けて前記潤滑剤を方向付けることを特徴とする請求項36に記載の動圧ベアリングデバイス。
each of said occlusion regions comprising a left section (42) and a right section (40) extending at an angle to the radial direction;
37. A hydrodynamic bearing device according to claim 36, wherein said left section and said right section direct said lubricant towards said peak region (38).
前記頂部のそれぞれが、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の中央領域に位置されており、
前記頂部(36)は、特に、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の内側ベアリング端部(26B)から所定の距離(A1)に位置されており、
前記距離(A1)は、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の幅(W1)の30パーセントから70パーセント、より具体的には40パーセントから60パーセントであることを特徴とする請求項36または請求項37に記載の動圧ベアリングデバイス。
each of the apexes is located in a central region of the first bearing surface or the second bearing surface;
said apex (36) is in particular located at a predetermined distance (A1) from an inner bearing edge (26B) of said first bearing surface or said second bearing surface,
Claim characterized in that said distance (A1) is between 30% and 70%, more particularly between 40% and 60% of the width (W1) of said first bearing surface or said second bearing surface. 38. A hydrodynamic bearing device according to claim 36 or claim 37.
スラストベアリングデバイスであり、
前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面は平坦であり、前記主回転軸線に直交するよう延在しており、
前記閉塞領域は、所定の半径方向の距離(Dr)にわたって延在することを特徴とする請求項36から請求項38のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。
is a thrust bearing device,
said first bearing surface and said second bearing surface being flat and extending perpendicular to said main axis of rotation;
39. A hydrodynamic bearing device according to any one of claims 36 to 38, wherein said closed area extends over a predetermined radial distance (Dr).
前記第1のベアリング表面および前記第2のベアリング表面は環状であり、
前記ベアリングギャップは環状であることを特徴とする請求項36から請求項39のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。
the first bearing surface and the second bearing surface are annular;
40. A hydrodynamic bearing device according to any one of claims 36 to 39, wherein said bearing gap is annular.
前記閉塞領域(22)はV字形状またはU字形状を有することを特徴とする請求項36から請求項40のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。 41. The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 36 to 40, characterized in that said closed area (22) has a V-shape or a U-shape. ベアリングは、ジャーナルベアリングまたはコニカルベアリングであり、
湾曲したまたは角のある前記閉塞領域(22)は、前記第1のベアリング表面または前記第2のベアリング表面の周囲に間隔をあけて配置され、かつ所定の軸線方向距離(Da)にわたって延在していることを特徴とする請求項36から請求項38、請求項40および請求項41のいずれか一項に記載の動圧ベアリングデバイス。
The bearings are journal bearings or conical bearings,
The curved or angled occlusion areas (22) are spaced around the first bearing surface or the second bearing surface and extend a predetermined axial distance (Da). 42. A hydrodynamic bearing device according to any one of claims 36-38, 40 and 41, characterized in that
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